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手机连接器的五种主要产品类型(FPC连接器、板对板连接器、I/O连接器、卡连接器和电池连接器)入手,介绍了手机连接器产品的发展变化,深入解析手机连接器在小型化、薄型化和高性能化等方面的技术进步和手机连接器的市场变化,最后围绕如何把这种变化融入实际的应用当中,给出了适应市场需求的手机连接器实例。


手机连接器是手机中重要的电子元器件,它们的好坏直接关系到手机的质量和其使用的可靠性。在手机中连接器的主要元件包括:薄膜按键、超小型按钮开关、滑动开关、手机内置天线、PDA智能电话线、I/O系统连接器、数据及声音I/O系统连接器、SIM卡卡座、手机电池连接器、RF连接器、弹簧式连接器、带耳机连线插头、充电插孔、矩形连接器、手机附件用线缆与插塞插孔、接口等等。


连接器的错误选择和使用,可造成系统无法正常工作,并引发产品召回、电路板损坏、返工维修等一系列连锁反应。目前,手机绝大部分的售后质量问题大多与连接器相关。


手机所使用的连接器种类根据其产品的不同而略有差异,平均使用数量约在6~9个之间,产品种类主要分为五种:FPC连接器、板对板连接器、I/O连接器、卡连接器和电池连接器。


对于FPC连接器,FPC连接器用于LCD显示屏到驱动电路(PCB)的连接,目前以0.4mmpitch产品为主,0.3mmpitch产品也已大量使用。随着LCD驱动器被整合到LCD器件中的趋势,FPC的引脚数相应减少。将来FPC连接器有望实现与其它手机部件一同整合在手机或其LCD模组的框架上。


手机中板对板连接器的发展趋势是引脚间距和高度越来越小,目前主要以0.4mmpitch为主,会逐步发展到0.35mm甚至更小,后续要求高度更低和具有屏蔽效果。同时BTB(板到板连接器)的高度也逐渐降低至0.9mm。


I/O连接器是手机中最重要的进出通道之一,包含电源及信号两部份之连接,体积的减小和产品标准化将是未来发展的主要方向。其经常安排在手机的下部,要求具有长的拔插寿命,多功能、具有多种形式的端子,并可根据客户的要求定制。现在较多采用的是圆形和MiniUSB连接器等,手机用MicroUSB连接器在欧盟和GSM协会的推动下而日渐形成标准化发展,当前市场主流是5pin。


卡连接器以6pinSIM卡连接器和T-flash连接器为主,今后的发展方向主要是在与SIM卡连接器屏蔽功能和厚度方面作改进,达到最低0.50mm的超低厚度,同时卡连接器产品面向多功能发展,市场上已出现SIM卡连接器+T-flash连接器二合一的产品。


而电池连接器可分为弹片式和闸刀式。电池连接器的技术趋势主要为小型化,新电池界面,低接触阻抗和高连接可靠性。


上述各种手机连接器,在手机更新换代发展的促进下,也在不断产生新的发展和变化,下面是对手机连接器发展状况的一个小结。


手机连接器的发展变化


目前智能手机及便携式智能移动终端发展迅猛,对连接器厂商提出更高的要求:轻、薄、短、小,在集成化方面要求也越来越高。比如,目前3G手机使用的连接器脚距仅为0.3mm,甚至0.25mm。


随着手机向小型化、薄型化和高性能化方向的发展,显示屏组件与基板的连接更加复杂。在这种背景下,基板对基板的连接器、FPC连接器的窄间距、低背、多极化需求更加迫切,特别是手机的极薄化需求对机内连接器的超低背化要求越发急切。手机连接器以前是以0.4mm为主力,在高度方面,在0.4mm/0.5mm脚距地连接器之前皆是以1.5mm高度为主流,但0.4mm脚距连接器已转向高0.9mm的趋势,而0.4mm脚距高0.8mm的连接器,发展到0.4mm甚至更小。在FPC连接器方面,目前0.5mm及0.3mm脚距的连接器需求倍增,0.25mm及0.2mm脚距连接器已相继生产,0.9mm及0.85mm高度连接器的需求量强劲逐渐成为市场主流。


其次,由于各手机厂家有各自的手机方案,使Micro USB连接器出现标准化和定制化相结合的发展趋势,现在业内普遍认为手机接插元件要尽量实现标准化,特别是I/0连接器的标准化,各种接口要向标准化靠拢以保证不同机型的通用性。同时还可以控制成本,降低批量生产的风险。


再次,手机的更新换代的频率加快,使环保问题出现在公众面前。手机连接器的原材料选择成为关键。材质的轻、薄、柔性、高密度成为重要因素,同时导电性能要好,保证通话机拍照质量,不可缺略的一点,就是环保。现在制造的手机连接器均采用铜合金和锡制造,以减少污染,适应无铅化技术发展的需求。同时,根据连接方式的不同,应用材料发生相应地改变,例如采用压接技术时,可应用PBT塑料;需要进行表面贴装时,则采用能承受280度高温的LCP材料。


另外,随着连接器越做越精密,PITCH越来越小,过去靠眼睛来看的,现在如果没有训练有素的人员及严密的过程管理,以及辅助比较高端的检测设备,它的品质就很难稳定。


连接器曾经是国外和台湾厂商的天下,迄今为止,这种现状并没有大的变化。在连接器行业,大的供应商主要还是以台湾为主。在技术和制造能力方面,国内厂商仍有很大差距。将来国内还将涌现出一批连接器厂商,但不会增加太多。主要的供应商还将是依靠进口为主,国内厂商倚重台湾相关技术支持的局面暂不会改变。


目前,中国是全世界手机连接器产品生产的大国,国内的手机连接器行情的变化严重影响着各国手机连接器市场的供求,随着连接器呈信号传输的高速化、数字化、各类信号传输的集成化、模块组合化发展的今天,把握中国连接器市场行情也成为各大手机连接器生产厂商所必须的策略。下面针对手机连接器市场,列举出手机的最新互连解决方案实例。


3G智能手机最新互连解决方案


智能手机对大部分内部和外部连接器的要求就是高度低密度高。


比如,对于低高度的需求,FCI最新推出高度最低的FFC/FPC连接器:0.5毫米间距,0.7毫米高度,反向触发执行器ZIF(零插入力),用于背景灯和触摸屏连接;0.2毫米间距,0.9毫米高度,零插入力,适用于显示器,键盘和扬声器连接。


又比如,对于高密度的需求,一种独特的FFC/FPC电缆电源连接器正在开发之中,用于通过FFC/FPC电缆进行嵌入式电池连接,每个接点功率分配超过1安培,小于1.00毫米间距的连接器。目前正在开发的规格为0.85毫米间距,4针连接器,每个接点能获得1.2A。因此,4针的FFC/FPC ZIF连接器总共可达4.8A.


同时响应低高度需求的,还有松下电工将在2011年3月的慕尼黑上海电子展上展出展示的最新FPC连接器Y5B/Y5BW(0.5mm间距后锁型)。具备四大特点:

(1)由于是低高度,省空间的后锁型,从而提高了锁盖的操作性;

(2)可从较少的芯数开始对应;

(3)采用了上下双触点构造,提高了设计的自由度;

(4)连接器底部可自由布线,除此之外,还备有具备卓越保持力的功能升级产品Y5BW。


还有一款新推出的典型连接器,该连接器为0.2毫米(错位排列)连接间距,带有0.4毫米导向位。目前可提供11针和29针,计划最多达81针。连接器高度为0.9+/-毫米。其外壳材料为热塑塑料(UL94V-0),固定调整片和连接器的铜合金无卤素。作为底部接触型产品,因此可最为广泛地适用于掀盖式执行器,很方便进行关门操作。就连接器规格而言,连接器可通过带有外壳开槽结构的耳式电缆分割结构提供电缆预持功能。要求的电缆厚度是:0.2毫米+/-0.03


手机的日趋小型化正推动着柔性连接器的设计向着更小间距,更低厚度的方向发展。基于此,FCI新推出的厚度0.90mm,间距0.20mm的柔性电路板(FPC)连接器也是一种选择。这种FPC专为XL系列产品设计,可承受高保持力,其翻盖致动器能够通过卡式动作固定电缆组件,而XL系列设备可装配电缆锁。


为了使有限的基板空间得到更有效的利用,对安装零部件进一步薄型化及小型化。2010年9月,京瓷ELCO开发出0.4mm间距板对板连接器“5803系列”,实现了业界最低配合高度0.5mm及业界最小宽度2.4mm。进一步缩减了电路板的安装面积,且基板间高度的减少为电子产品的精简化做出贡献。连接器背面无金属露出,确保了连接器背面与基板的绝缘,提高了基板布线的自由度。其独特的接触件结构,能够排除飞溅的助焊剂以及电路板碎屑等异物的影响,实现了高度的接触可靠性。