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          與應用同行,射頻連接器繼續走“精細”發展道路
          來源:    發布日期:2020-05-25    人氣:2030

           

          射頻連接器種類繁多,它們廣泛應用于汽車、軍事/航空、通信和無線產業。這幾種應用都具有一個共同特征,即需要在越來越局促的空間內容納越來越小的互連。在有些情況下,這意味著在縮小連接器的封裝體積的同時還要提高工作頻率(對于無線應用來說,頻率達到2.5GHz;而對于寬帶應用,頻率更高達6GHz),而這正是所有連接器制造商都面臨的一項關鍵挑戰。
          正如ITT 工業公司的75歐姆通信產品經理George Blazas指出,在美國通信行業,由于電話局的空間變得越來越寶貴,以及重新設計后的設備尺寸變小,提高連接器密度、縮小尺寸和改善性能已成為一種必然的趨勢。該公司的無線產品經理Ted Worroll也表示,在無線應用領域,連接器也需要縮小尺寸和提高頻率,同時也面臨降低成本和模塊化的問題。他說:“模塊化是指把不同的連接器封裝在一個模塊之中,而提高密度是指縮小連接器的尺寸或者占用的電路板空間,二者略有不同!
          隨著相機、上網功能和高分辨率彩屏等新特點進入手機之中,不僅對射頻連接器的互連系統產生巨大影響,而且對傳送低頻或射頻信號的板對板和板對元件應用中的所有元件的互連系統產生重大影響。與之相應地,連接器制造商正在關注新的制造工藝和材料,以滿足上述新的需求。它們的研究成果包括尺寸更小的BNC和MCX連接器、新型板對板連接器、微型同軸電纜連接器。有些新的設計還具有便于使用的插入式鎖扣接口和塑料電鍍技術。
          微型化、低阻抗是射頻連接器的永恒訴求
          在射頻應用領域,連接器通常是越小越好。Tyco Electronics公司的射頻產品全球銷售經理David Gravina表示,微型化在新產品開發方面正在發揮關鍵作用,因為產品尺寸變得越來越小,封裝密度越來越高。Bomar和Tyco等一些連接器制造商已推出微型BNC連接器,用于通信和視頻/廣播應用。這些連接器通常具有較高的性能,工作頻率從1GHz提高至2GHz。
          例如,Tyco的新款微型BNC連接器具有鎖扣機制,并允許更快地連接和脫離,同時把密度提高了40%。這種新型連接器的插拔壽命為500次,頻率高達2GHz。它也能與其它BNC連接器相連。PC板上的插座使用與標準BNC插座同樣的占位面積,以便在DS3通信應用中進行插入式替換。該公司表示,此外,它利用標準BNC安裝工具,因此不必重新培訓現場安裝人員。
          Tyco的微型BNC連接器具有直形和直角形兩種插頭配置,滿足常見的電纜尺寸,并可以提供直形和直角形PCB插座,用于電路板安裝配置。該公司表示,也可以開發適合其它電纜尺寸和適配器的連接器。在典型的生產批量情況下,直形電纜插頭價格為2.35美元,直角電纜插頭為2.61美元,直形插座價格為1.34美元,直角插座價格為2.10美元?梢蕴峁悠。
          與之類似,Bomar公司的微型BNC連接器具有迅速連接/脫離接口,所需PC板空間比標準產品少三分之一。適于高密度射頻設計,50歐姆的型號適用于500MHz以上的應用,通常在1GHz時反射很低,而75歐姆連接器即使工作在3GHz時的電壓駐波比也很低。
          連接器制造商亦在開發超小型MCX (MMCX)射頻連接器。這些連接器可以用于汽車、全球定位系統和無線應用。Tyco公司的MMCX射頻連接器把尺寸縮小了35%,滿足未來系統升級對于從直流到6GHz的寬帶性能要求。
          但是,MMCX的尺寸還在不斷縮小。Molex公司今年稍晚的時候將推出其SSMCX連接器,以用來取代MMCX。據稱,SSMCX是50歐姆連接器,占位面積縮小30%,電氣性能提高10%,具有插入式鎖扣機制,面向內置802.11天線的筆記本電腦應用。這種新產品將在兩三個月后上市。
          Tyco的Gravina表示,除了繼續向縮小占位面積方向努力之外,還有一個趨勢是使用更多的板對板互連,以取消電纜裝配,特別是在面向手機設計的時候。Tyco最近開發出的一種板對板連接器,是一種低高度、一體式的射頻連接器,高度從4mm到14mm不等,頻率最高為4GHz。
          此外,ITT的Worroll還指出,電池消耗也是一個問題,它意味著手機制造商越來越重視其它不消耗電力的元件。ITT為此開發出了一種表面安裝的通用接觸系統,它除了尺寸較小以外,其接觸阻抗只有20毫歐,所以不會消耗大量電力。這種通用連接器的最小觸點間距為1.35mm,可以放置在小型器件的下面,設計人員可以把連接器擺放成任何角度。
          ITT同時在為手機開發小型射頻連接器。該公司的最新產品將于近期推出,相比現有產品5.6×4.0mm的尺寸,新產品的占位面積僅為2.6平方毫米,高度為1.6mm。此外,該公司新的LPC系列連接器工作頻率高達6GHz,插拔壽命為12,000次,角度誤差允許達到3度。
          ITT還將推出新系列的超小型微型同軸電纜組件。這種同軸電纜有五層,分別是導體、絕緣層、金屬箔片、網狀屏蔽和外殼,外徑只有42gauge。該連接器的觸點間距約為0.3mm或0.4mm。
          該公司目前供應一種2.4GHz 射頻板對板連接器,高度為4.5mm,消除了對不準的問題。這種連接器具有一個彈簧式地線和信號觸點,通過連接器和與兩個電路板相連把阻抗控制在50歐姆以內。其它關鍵規格還包括頻率為6GHz時最大電壓駐波比為1.3,插拔壽命超過100次,允許徑向移動1.6mm,軸向移動1mm,角度誤差為3度。
          Cinch Connectors公司最近改善了它的75歐姆BBF(寬帶頻率)系列連接器。目前應用頻率從750 MHz到1.5GHz,面向FTTU、光纖與同軸電纜混和網絡、線纜接入節點和網絡接口部件等高速應用。該公司表示,新型BBF連接器使用了一種絕緣材料,具有極好的電氣性能,如獨特的三點高強度觸點,回波損耗低,1.5 GHz時電壓駐波比僅為1.2等。
          該系列連接器提供直角安裝形式以及插座-插座適配器,可與多種F電纜連接器可靠配合,工作溫度范圍在-40℃至105℃之間,其獨特的帶棱紋的PCB柱可牢固安裝在PCB板上,能保持波峰焊時的穩定性。
          方便的鎖扣式連接
          設計人員希望使接口連接更加方便,不必使用鉗子,以大大簡化安裝,目前這個目標正在實現。例如,ITT在它的一些產品線中,已用一種正向鎖扣接口取代傳統的BNC接口。前者主要用于歐洲市場。該公司的Blazas表示,這不僅縮小了連接器的尺寸和提高了性能,而且更加容易安裝,并沒有犧牲易組裝性和現場可更換性。目前,ITT的Type 43SMZ連接器和微型1.0/2.3高密度75歐姆連接器都可以正向鎖扣。
          Winchester Electronics推出了一系列新型射頻連接器,面向從軍用雷達和衛星系統到無線通訊的各種應用,這些連接器具有插入鎖扣式迅速連接/脫離接口。Winchester公司的WSML超小型閉鎖射頻連接器旨在取代線對面板或線對PC板應用中的threaded SMA連接器,具有正向插入鎖扣接口。這種50歐姆的連接器適應頻率高達18GHz,而且包括一種先接觸后脫離的功能,允許連接器在系統不斷電的情況下接合。
          Winchester公司還提供MXC和MMCX連接器,具有插入鎖扣接口,并可以滿足高頻需求。MCX 射頻連接器分為50和75歐姆兩種,工作頻率可達6GHz,尺寸是SMB連接器的三分之一。這些產品可以用于天線和通訊基站。其50歐姆MMCX線對PC板連接器用于空間有限和頻率較高的應用,如手持無線設備、測試與測量設備以及醫療設備等。
          降低裝配成本
          除了縮小尺寸和提高密度以外,許多射頻設計廠商要求降低裝配成本,這導致許多連接器制造商尋找替代材料和制造工藝。
          例如,Tyco公司利用一種特殊的塑料電鍍技術,也稱之為模塊化互連器件(MID)技術,作為一種解決尺寸、可制造性和成本問題的解決方案。Tyco的Siemax開關同軸產品采用了MID技術,通過在一個模塊中封裝二、三或四個連接器,縮小了尺寸并提高了密度。在幾年前推出這個產品以后,Tyco對MID工藝進行了改進,占位面積略有縮小,并準備在微型MCX和SMB等其它產品中采用這種工藝。該公司稱,除了減少了元件數量(從三個減少到兩個)并降低了成本以外,這種技術的其它好處還包括可復制性和共面效率。
          Molex公司也在對使用塑料電鍍技術進行評估。Molex旗下射頻/微波連接器部門的銷售經理Roger Kauffman表示,該技術可以使設計人員在屏蔽與信號處理方面具有靈活性和創造性。他還指出,有一個相當明顯的趨勢是采用封裝式或ganged連接器。設計人員希望把六個、八個、十個或更多的連接器封裝在一個模塊或面板之中。他說,這樣做的關鍵好處是易于安裝,而且密度可能略有提高,因為連接器可以相當緊密地封裝在一起。
          這些ganged連接器產品一般需要定制,但是Kauffman指出,不要因為需要定制而卻步,Molex在射頻應用方面取得成功的一個因素就是提供定制連接器,而沒有較高的加工成本或者延長交貨期。Molex可以在六周內完成定制產品訂單,與標準產品的交貨期相當。ITT的Blazas也認為,廠商必須盡快供貨,“我們必須在幾天內交貨,而不是幾周或幾個月!备鶕摴净趦r值的產品開發(VBPD)策略,ITT能夠在幾天內提供試生產器件。
          作者:魯思奇
          ■ 賽迪顧問公司

          全球市場復蘇帶動中國連接器市場增長

          全球連接器市場在2001年由于受到世界經濟及電子信息整體行業不景氣的影響,出現了23%的負增長。但自2002年以來,隨著計算機與通信產品市場的增長,全球連接器市場已經開始復蘇。2002年市場銷售額恢復到270億美元的水平,比2001年增長5.4%。在2002年全球連接器區域市場中。亞太地區(不含日本)市場增長最快,其銷售額增幅達到8.6%;其次為北美地區,銷售額增幅為7.4%;日本市場、歐洲市場以及其它地區市場的增長幅度則分別為2.4%、3%和2.9%。

          世界市場的大起大落對中國連接器市場也帶來了極大影響。近年來,由于計算機、通信與網絡以及消費電子產品等連接器上游產業在中國的迅速發展,中國連接器市場一直保持著20%以上的年增長率。但在2001年,由于受國際市場嚴重衰退的影響,中國連接器市場的增幅下滑到9.1%,為近年來的最低水平。2002年以來,隨著世界市場的復蘇,中國連接器市場也開始恢復較高的增長態勢,全年國內連接器市場總銷售量達到16.52億只,比2001年增長11.8%?備N售額達到88億元,比2001年的79億元增長11.3%。

          圖1 2000-2002年中國連接器市場增長情況(略)
          圖2 2002年中國信息產業各領域對連接器產品的需求比例(略)
          表1 2002年中國連接器市場產品銷售量情況(略)


          近年來中國連接器市場的高速增長首先得益于國內計算機行業的快速發展,目前國內連接器產品需求也多集中在計算機領域。雖然近幾年部分連接器廠商逐漸把產品轉入通信與網絡領域,但從連接器產品整體的應用而言,國內仍偏重于計算機領域。2002年中國計算機領域對連接器產品的市場需求量達到7.1億只,占國內連接器市場總銷售量的43%。而隨著通信與網絡產品制造業在國內的迅速發展,通信與網絡領域也已成為目前國內連接器產品的第二大需求領域,2002年其所需的連接器為3.3億只,占市場總量的20%。此外,消費電子及工控與儀器儀表也是國內連接器市場的重要應用領域。

          從2002年中國連接器市場的產品構成看,低頻連接器仍是市場銷量最大的產品,其10.96億只的銷售量占國內連接器市場總銷量的三分之二。其中,條形連接器仍占據著市場的主流地位,2002年的市場銷量達到10.21億只,占市場總銷量的61.8%。由于國內通信設備制造業的快速發展,目前市場對各類射頻連接器的需求增長很快,其中片式射頻連接器2002年銷售量同比增長達到18.1%,成為市場需求增長最快的連接器產品。

          外商投資拉動中國連接器產業發展

          縱觀中國連接起產業的發展,早期國內連接器產業的發展與國防建設有著密切相關。在1950-1970年,中國連接器的生產主要由原電子工業部和航天工業部的部屬企業以及地方國有企業組成,所生產的連接器主要應用在雷達設備、通信設備、導航設備、電子測量儀器等電子設備中。1980年以后,隨著中國電子工業的逐漸發展,連接器的生產逐步應用到黑白/彩色電視機等消費電子產品。進入1990年以來,在中國外資政策及鼓勵措施的推動下,中國臺灣地區、中國香港地區及美國、日本、歐洲的連接器企業紛紛加強對中國內地的投資。包括AMP、Molex、Berg、Amphenol等國際知名連接器企業在內的全球各地連接器廠商幾乎大都把生產基地轉移到中國內地。外商投資的大量涌入直接帶動了中國連接器產業的快速發展,目前中國從事連接器生產與加工的企業已經發展到600余家(其中外資企業超過一半),從業人員達到20萬人,。

          在國內外資連接器生產企業中,臺灣廠商占據了舉足輕重的地位,過去幾年約有半數以上的臺灣連接器企業到內地投資設廠,具有代表性的企業包括鴻海、連展、正崴、龍杰等臺灣大型連接器公司,截至到2002年臺灣在內地設立的連接器企業已超過250家,占國內連接器企業總數的三分之一以上。這些臺資連接器企業主要分布在珠江三角洲地區的深圳、東莞以及長江三角洲地區的蘇州、昆山等地,京津地區也正在成為臺灣連接器企業投資的熱點地區。

          圖3 中國連接器企業投資構成情況(略)
          表2 臺灣在祖國內地的主要連接器廠商(略)


          境外企業的大量投資設廠使中國連接器生產規模迅速擴大。目前國內連接器產品的年生產能力已經超過20億只。隨著產量的擴大,國內連接器的出口也在逐年增加。2002年中國連接器出口量達到8.08億只,比2001年增長11.8%,出口金額達到7.94億美元,比2001年增長15.2%。目前中國連接器產品的出口市場主要在歐洲、北美洲、中東以及東南亞等地區。

          從中國內地連接器生產企業的情況看,其企業總數在300家左右,并分布在國內25個省市自治區。其中浙江和江蘇是分布最集中的兩個省份。與外資企業相比,中國內地連接器廠商的規模普遍較小,生產發展起點不高,開發創新能力不足,產品技術性能、生產工藝技術等與國際水平相比,尚有一定的差距。其產品主要集中在中低檔,具有市場發展潛力的片式連接器和微型高速連接器,還很少有企業能夠生產。

          中國連接器市場未來發展潛力巨大

          未來5年,隨著電子信息產業的持續發展,中國市場對連接器產品的需求將繼續擴大,預計今后5年中國連接器市場的年均增幅將保持在14%左右,大大高于世界市場7%左右的增長預期。到2005年,中國連接器市場銷量預計將達到25.11億只,銷售額將達到145.8億元,到2007年中國連接器市場銷量預計將達到32.31億只,銷售額將達到187.6億元,中國將是世界最具發展潛力的連接器市場之一。

          就今后連接器市場的發展熱點看,隨著各類計算機、移動通信、筆記本電腦和PDA產品的蓬勃發展,微型化及高密度、高傳輸速度已成為連接器的發展趨勢,F在,使用連接器的整機產品外形都是集小型化、薄型化和高性能為一身,這也促進連接器產品朝微型化和小間距方向發展。目前,在板間連接器產品中已開始大批量使用0.5mm的片型連接器。在移動信息終端產品中也開始大批量使用更加小型化的0.4mm的窄片型連接器產品。在筆記本電腦和PDA等電子產品中,則多數采用FDC連接器,在這些領域中,0.3mm~0.5mm間距的FDC連接器產品將得到更加廣泛的應用。此外,筆記本電腦、數碼相機等電子產品正越來越多地使用高精度的LCD顯示屏,適用于這種高精度LCD顯示屏的SX-GA型LCD連接器將成為未來市場的熱點。而與液晶顯示屏等數字型顯示屏用DVI連接器也將獲得快速的發展。除以上產品外,高速信號傳輸連接器、存儲棒連接器,以及應用于WDM、DWDM的光纖傳輸連接器和與無線LAN相關的小型同軸連接器的市場需求量也正在逐步擴大。這些新型連接器產品將成為今后帶動市場增長的新熱點。
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