连接器技术基础_TW

Page1of30连接器与线的组成技术基础第一章连接器1)引言电子连接器（Connector）是泛指所有用在电子讯号与电源上的连接组件及其附属配件。从电子构装的观点来看，连接器是互连（Interconnection）部份可离合或替换的插接件。换言之，连接器是所有讯号间的桥梁，其质量良莠不仅影响电流与讯号传输的可靠度，亦会牵动整个电子机器的运作质量。连接器是用在接通电路或电子机器间电源相接的组件，具有插接迅速、接触信赖信佳的特性，7成产品主要应用在计算机及其接口设备上，虽然连接器金额占电子产品之比例不大，但因其执掌线路与讯号之传输功能，故质量之优劣将足以影响电子产品之功能与寿命。而有关于计算机连接器方面一般可分类为I/O（Input/Output）与Interconnection二类，其中I/O类用于计算机主系统与接口设备如鼠标、显示器、键盘、列表机、绘图机及网络系统间的信号传输使用。相关产品有圆型连接器、角型连接器、同轴连接器等。而Interconnection类则应用在主系统与接口设备内，为电子零件的装载与各系统内各模块间电器讯号的连接，相关产品有集成电路插座、板缘连接器、扁平式电缆线等等。作为接续电路和讯号传输的媒介角色的电子连接器也在下游需求畅旺之下不断成长。目前在追求轻薄短小的趋势下，许多厂商便直接以软性印刷电路板取代连接器，如消费性电子产品在内部线路与讯号的连接上便多用软性印刷电路板来取代连接器，然仍有许多地方是软性印刷电路板所无法取代的，如各类系统产品间（ex.计算机连接扫描仪等等）的连接方式仍须使用到连接器。2.)什么是连接器？连接器是我们电子工程技术人员经常接触的一种部件。它的作用非常单纯：在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间，架起沟通的桥梁，从而使电流流通，使电路实现预定的功能。连接器是电子设备中不可缺少的部件，顺着电流流通的通路观察，你总会发现有一个或多个连接器。连接器形式和结构是千变万化的，随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同，有各种不同形式的连接器。例如，球场上点灯用的连接器和硬盘驱动器的连接器，以及点燃火箭的连接器是大不相同的。但是无论什么样的连接器，都要保证电流顺畅连续和可靠地流通。就泛指而言，连接器所接通的不仅仅限于电流，在光电子技术迅猛发展的今天，光纤系统中，传递信号的载体是光，玻璃和塑料代替了普通电路中的导线，但是光信号通路中也使用连接器，它们的作用与电路连接器相同。连接器一般是指应用在电子讯号与电源上的连接组件和附属配件，广义的连接器还包含插座、插头和Cable组立等。因为是所有讯号的桥梁，所以连接器产品应用广泛，七成以上主要是用在计算机及其接口设备上。3)为什么要使用连接器？设想一下如果没有连接器会是怎样？这时电路之间要用连续的导体永久性地连接在一起，例如电子装置要连接在电源上，必须把连接导线两端，与电子装置及电源通过某种方法（例如焊接）固定接牢。这样一来，无论对于生产还是使用，都带来了诸多不便。以汽车电池为例。假定电池电缆被固定焊牢在电池上，汽车生产厂为安装电池就增加了工作量，增加了生产时间和成本。电池损坏需要更换时，还要将汽车送到维修站，脱焊拆除旧的，再焊上新的，为此要付较多的人工费。有了连接器就可以免除许多麻烦，从商店买个新电池，断开连接器，拆除旧电池，装上新电池，重新接通连接器就可以了。这个简单的例子说明了连接器的好处。它使设计和生产过程更方便、更灵活，降低了生产和维护成本。连接器的好处改善生产过程连接器简化电子产品的装配过程。也简化了批量生产过程Page2of30易于维修如果某电子元部件失效，装有连接器时可以快速更换失效元部件便于升级随着技术进步，装有连接器时可以更新元部件，用新的、更完善的元部件代替旧的提高设计的灵活性使用连接器使工程师们在设计和集成新产品时，以及用元部件组成系统时，有更大的灵活性。3连接器的分类由于连接器的种类繁多，加上应用范围相当广，因此在产品分类上很难有具体的划分，而目前全世界对连接器也无统一的分类标准，但大致上可依接续型态、加工方式及外观与使用目的来区分，然一般常采用的区分方式为接续型态及外观与使用目的两种区分方式，因此加工方式之区分方式便不在此多赘。一、依接续型态分此种划分主要是IICIT（InternationalInstituteofConnectorandInterconnectionTechnology）协会于1958年针对计算机互连方式来分类，其分类型态如表1：表1接续型态的区分Level接续型态相关产品名称I组件对导线II组件对PC板ICSocket、PGA、PLCCIIIPC板对PC板Header、ICMemoryCard、FlatCableAssembly（平整缆线）、EISABus、CardEdge（卡边）、MicroChannel、SIMM连接器IV次系统对次系统MiniBox（CableEnd）、FPC、IDC平整缆线VPC板对I/O端．系统对外界．系统对次系统D-Sub、MiniDIN、COAXIAL、滤波器D-Sub、PUPAD-Sub、ESDD-Sub、SCSI-II/III、MIRCO-D…………..VI系统对系统．系统对网络光纤连接器、电源供应器、Modem、Fax-Jack、RJ11、RJ45…….资料来源：工研院材料所，2000年。连接器到目前为止并没有标准的分类，如果依日本电波新闻社的分类可分为PCB用连接器、光纤(OpticalFiber)连接器等六大类。二、依NEDA标准分多年来连接器的分类混乱，各个厂家自有其分类方法和标准。1989年在美国国家电子配销商协会（NEDA,即NationalElectronicDistributorsAssociation缩写，它是一个工业教育组织）的支持下，生产连接器的几大厂家会聚在一起，制订了一部连接器分类标准和术语。NEDA主持制订的这个标准，称为连接器部件分类等级（LevelsofPackaging）。现摘要叙述于下表：等级描述0IC芯片或芯片到封装的连接器请注意第1个等级是0级，不是1级。此级实际上并不涉及连接。0级就是集成电路芯片。1IC组件或组件到（电路）板的连接器当IC芯片安装在电路板的插座中时，就是1级连接。2（印制）电路板（PCB）到（印制）电路板的连接器Page3of302级连接器用于印制电路板之间的连接。.3导线到电路板或分组合到分组合的连接器3级连接器连接印制电路板和分组合、或是连接两个分组合。分组合是电子产品的组成部分。4机箱到机箱或输入/输出连接器4级连接器提供功率或信号连接。一般的经验是：当连接涉及到音频或视频信号时，或是连接网络和计算机时，要使用4级连接器。关于上述连接器等级，需要注意如下几点：■某些连接器可以不止用于一个等级，例如3级连接器可以用于2级或4级。又如有些标称为4级的输入/输出用插头、插座，也可以用于导线到电路板或板到板连接。■实际工作中很少按照上述级别谈及连接器，而是按照连接器的外观形式和连接方式来讨论它，如板到板和线到线等。级别是用于学习和分类连接器的。三、依其使用用途别区分为五大类：（一）线对板连接器－为PC板上的组件与线路间的连接，如软质印刷电路板连接器以及一般导线束(Harness)所用的连接器。（二）板对板连接器－泛指各种PC板间的连接，如Card-edge、EISA等。（三）线对线连接器即所谓的空中接头。（四）插座－半导体组件与PC板之间的连接，如DIP、SIMM、SIP、ZIP、PLCC和LGASOCKET等。（五）输出／输入连接器－各系统间以及系统与外围设备的连接，如D-SUB、电话接头、同轴电缆连接器和OpticalFiber连接器等。另有以加工型式、外观、互连方式等分类，皆可在不用区隔目的上使用。四、依外观及使用目的分此种分类方式系日本所采用的分类方式，乃按照外观形状与使用目的的互相搭配的分类法，通常可再分成圆形连接器、角形连接器、印刷电路板用连接器、同轴连接器以及光连接器5大项，而一般昀常见的连接器为圆形连接器及角形连接器，故在此特将此两种分类方式详加介绍：1.圆形连接器（CircularConnector）圆形连接器多以电源用机器单元间的连接器为主要用途，其分类方式如表2：表2圆形连接器产品之种类项目/形式标准型AN型K型MS型XLR型藕合方式螺丝螺丝快速松退梯形螺丝卡口插接触动锁定接线方式焊接型焊接型曲附型焊接型焊接型用途．一般电子电气机器．测量机器．飞机．车辆．通讯机器．控制机器．广播机器．医疗机器．火箭．飞机．计算器．广播用（麦克风）．音响机器资料来源：电子零组件百科全书，2000年。2.角形连接器Page4of30在系统机器朝轻薄短小化及传输高速化的趋势下，角形连接器有愈来愈朝高密度化、小型化、多功能化以及高频应用的趋势，而角形连接器亦是在市场上较常见的连接器，其产品又可分为表3之六类：表3角形连接器之种类形式项目标准型D型D-Sub型MB型带型小型带型藕合方式按入方式按入方式按入方式按入方式按入方式按入方式接线方式焊接型焊接型曲附型焊接曲附型压接型焊接曲附型焊接型焊接型用途．一般电子电气机器．测量机器．车辆．机器．飞机．火箭．通讯机器．电子计算器．医疗机器．音响机器．飞机．无线通讯机器．电话机器．测量机器．通讯机器．测量机器资料来源：电子零组件百科全书，2000年。4)连接器产业概况根据FleckResearch统计，可以发现至2002年应于通讯领域的连接器，将有81%之成长空间。再者，依据Bishop&Associates机构2000年调查显示，1999年~2004年全球连接器市场规模之年复合成长率达6.8%，其以亚太地区成长昀快。另外，该机构提供的数据显示，目前北美、欧洲与日本市场规模，未来市场规模仍维持前三大。但值得注意的是，此三区占全球比重将逐渐下滑，从1999年的83.3%降低至2004年的78.5%；反观，亚太地区将从11.2%提高至15.7%。1999年世界排名前10名的连接器供销厂商Tyco(AMP/Thomas&Betts/Augat)MolexFCI/BergFoxconn(HonHai)AmphenolJSTHirose3MITTCannonJAE1990年代以后，为配合下游计算机厂商的零组件供应需求，我国连接器厂商开始前往中国大陆设厂投资。随前往大陆设厂的厂商逐年增加；加上，大陆厂房的规模、生产线之完整性等随都远较台湾本厂齐全且较具规模，使得大陆投资热潮逐渐白热化。另一方面，由于计算机低价化所带来的冲击，连接器产业正面临与成本竞争的强大压力。为寻求更低廉之土地与人力资源，大陆投资成为我国连接器产业降低成本的昀佳选择。由于台商前往大陆投资不外是追随下游客户前往或是将大陆工厂视为生产基地。因此，大陆生产的产值几乎是以直接外销或转厂外销为主，另部分产品回销台湾之外，几乎无法介入大陆当地的内销市场。在大陆成为国内厂商主要生产基地后，台湾产值贡献度逐年下降。2000年台湾产值的贡Page5of30献度约为189亿元，负成长约4.4%，约占总产值之29%，估计2001年在台湾产值持续下降至137亿元，约占总产值20%。由于国内9成连接器厂商的主要生产据点已逐渐转移至中国大陆，预期未来在多数台湾连接器厂商采取两地开发一地生产的策略下，台湾产值规模将持续下降。但整体而言，两岸2001年市场规模685亿元，仍较2000年654亿元，成长4.83%。资料来源：工研院ITIS计划2001年12月，研究部整理图一：我国连接器市场规模底下以SWOT的方式整理我国连接器厂商的竞争优劣势，以及未来的机会和威胁：优势劣势•拜计算机信息列车之势，树立计算机连接器之产地形象。•上下游相关产业配合度良好。•产品价格竞争力强、交期配合度高。•厂商富灵活度、弹性、对环境变化之因应能力佳。•产品同构型高，同业削价竞争厉害，利润日趋微薄。•企业规模小、资金不足，发展受到限制。•原材料进口依存度高，影响竞争力。•土地、工资高涨，生产成本增加。机会威胁•信息产品低价化，外商看重台湾完整的体系架构，中外