第二講:手機連接器的設計及市場趨勢
發布時間:2013-01-10 責任編輯:hedyxing
【導讀】連接器是手機中最重要的器件之一,平均來看,每部手機需要的連接器數量達到8個。本文主要講解手機連接器的分類、USB3.0連接器設計時需注意的要點及手機連接器的市場趨勢,以期幫助工程師對手機連接器有更好的了解。

手機連接器的設計及市場趨勢
手機對連接器的要求
youyushoujiyuelaiyueweixiaoxinghua,yonghuquntiyuelaiyuedazhonghua,shengchanyuelaiyuedalianghua,suoyiduishoujishiyongdeyuanqijian,baokuolianjieqizainei,tichuyuelaiyueyangedeyaoqiu。shoujiduilianjieqideyaoqiuzhuyaobiaoxianweiyixiajidian:
1、微小型化 手機尺寸和重量顯著減小,功能增多,需要高密度裝配和互連。顯然要求其內部的元器件(包括連接器在內)必須尺寸越來越小,或是將它們集成到芯片或電路模塊去。微小型化是必由之路。
2、表麵貼裝 隨sui著zhe小xiao型xing化hua和he大da量liang生sheng產chan的de自zi動dong化hua高gao速su組zu裝zhuang技ji術shu的de發fa展zhan,以yi及ji降jiang低di連lian接jie部bu份fen占zhan用yong的de空kong間jian,表biao麵mian貼tie裝zhuang的de連lian接jie器qi得de以yi迅xun速su發fa展zhan,逐zhu漸jian代dai替ti穿chuan孔kong式shi插cha裝zhuang的de連lian接jie器qi。目mu前qian生sheng產chan的de表biao麵mian貼tie裝zhuang連lian接jie器qi(SMC)其引線(出腳)間距已經由原來的2.00mm、1.27mm發展到0.8mm、0.5mm,甚至推出了0.3mm的柔性印製板連接器。安裝高度也由10mm降低到現在的2mm,甚至推出1.5mm的板到板連接器。
3、標準化和模塊化 weishiyingshoujidaliangshengchandexuyaohefangbian,jieshengkongjianhebianyusheji,shoujineidianluheyuanjian,baokuolianjieqizainei,yijingxunsumokuaihua,bingqieqiangliexuyaoxingchengtongyideguojibiaozhun。dangran,zheyangzuohuiyingxianggegechangjiashengchanjuyoubutonggexinghetese、形態的手機,但這個問題並不難解決。
4、多功能接口 weiyonghushiyongfangbian,yeweishejihezhizaoshoujijianhua,shoujiduiwaidejiekoushumuyueshaoyuehao。zheyangbuhuishiyonghumianduizhongduodegezhongjiekouerwusuoshicong。suoyiyaoqiushoujishangdeduiwaijiekoulianjieqiduogongnenghua,takeyijiangdipinchudian、高頻同軸口和其它具有不同特性的接口複合於一體,滿足不同用途的連接要求。目前,手機下端的一個接口已經可以用於連接充電器、麥克風、耳機或免提支座等不同外接設備。
5、操作簡單 用戶群的普及,要求手機的使用必須簡單明了,必須直觀,對連接器也有同樣的要求。例如安裝SIM卡、安裝電池、連lian接jie充chong電dian器qi等deng必bi須xu操cao作zuo簡jian單dan,一yi看kan就jiu會hui。同tong時shi還hai要yao安an全quan,防fang止zhi誤wu操cao作zuo,防fang止zhi插cha反fan或huo插cha錯cuo孔kong。然ran而er,這zhe些xie接jie口kou對dui用yong戶hu越yue是shi簡jian單dan,對dui連lian接jie器qi的de設she計ji和he製zhi造zao技ji術shu要yao求qiu越yue高gao和he越yue複fu雜za。
6、 高速傳輸與電磁兼容 由(you)於(yu)手(shou)機(ji)的(de)功(gong)能(neng)發(fa)展(zhan),從(cong)單(dan)一(yi)的(de)語(yu)言(yan)通(tong)信(xin)工(gong)具(ju),逐(zhu)漸(jian)發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)數(shu)據(ju)設(she)備(bei),有(you)些(xie)用(yong)戶(hu)希(xi)望(wang)手(shou)機(ji)不(bu)僅(jin)能(neng)進(jin)行(xing)網(wang)絡(luo)通(tong)信(xin),還(hai)要(yao)能(neng)與(yu)其(qi)它(ta)設(she)備(bei)如(ru)電(dian)腦(nao)、PDA(個人數字助理)、打(da)印(yin)機(ji)等(deng)一(yi)起(qi)使(shi)用(yong)。這(zhe)些(xie)都(dou)要(yao)求(qiu)更(geng)高(gao)的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)速(su)度(du)和(he)良(liang)好(hao)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)性(xing)。傳(chuan)統(tong)的(de)接(jie)口(kou)連(lian)接(jie)器(qi)滿(man)足(zu)不(bu)了(le)這(zhe)些(xie)要(yao)求(qiu)。近(jin)年(nian)來(lai)出(chu)現(xian)的(de)速(su)度(du)較(jiao)高(gao)的(de)USB(通用串行總線)和IEEE1934接口的連接器,使手機與電腦及其它設備的連接變得比較容易。
7、 提高存儲容量 隨著手機功能提高,要求容量更大的存儲器。目前已有符合工業標準的小封裝可裝卸存儲卡,如MMC(多媒體卡)、SD(安全數據)卡或Sony公司的記憶棒。但它們都需要連接到手機電話電路的印製板上,如何設計連接器使之經濟、可靠、節省空間等,滿足多種式樣的存儲卡的連接要求,是連接器廠家所麵臨的挑戰。
[page]
手機連接器的分類

手機上的連接器
1、FPC連接器
FPC連接器用於LCD顯示屏到驅動電路(PCB)的連接,目前以0.4mm pitch產品為主,0.3mm pitch產品也已大量使用。隨著LCD驅動器被整合到LCD器件中的趨勢,FPC的引腳數會相應減少,市場上已經有相關的產品出現。從更長遠的方向看,將來FPC連接器將有望實現與其它手機部件一同整合在手機或其LCD模組的框架上。
2、板對板連接器
手機中板對板連接器的發展趨勢是引腳間距和高度越來越小,目前主要以0.4mm pitch為主,會逐步發展到0.35mm甚至更小, 後續要求高度更低和具有屏蔽效果。同時BTB(板到板連接器)的高度也逐漸降低至0.9mm。
3、I/O連接器
I/Olianjieqishishoujizhongzuizhongyaodejinchutongdaozhiyi,baohandianyuanjixinhaoliangbufenzhilianjie,tijidejianxiaohechanpinbiaozhunhuajiangshiweilaifazhandezhuyaofangxiang。caiyongdeshiyuanxingheMiniUSB連接器,手機用Micro USB連接器在歐盟和GSM協會的推動下而日漸形成標準化發展,當前市場主流是5pin,由於各手機廠家有各自的手機方案,使Micro USB連接器出現標準化和定製化相結合的發展趨勢,同時耳機插作連接器也曾相同的發展態勢,2012年國外主要采用MicroUSB作為充電的標準接口, Nokia、Moto和SEMC等手機廠商已經開始邁出實質性的步伐。再往後要求連接器更薄、具有視覺效果和防水功能等。
4、卡連接器
卡連接器以6pin SIM卡連接器和T-flash連接器為主,今後的發展方向主要是在與SIM卡連接器屏蔽功能和厚度方麵作改進,達到最低0.50mm的超低厚度, 同時卡連接器產品麵向多功能發展,市場上已出現SIM卡連接器+T-flash連接器二合一的產品。
5、電池連接器
電池連接器可分為彈片式和閘刀式。電池連接器的技術趨勢主要為小型化, 新電池界麵, 低接觸阻抗和高連接可靠性。
在Camera Socket連接器方麵,國外大廠如Nokia等廣泛使用, Camera Socket連接器可以對攝像頭模組提供良好的電磁屏蔽, 方便對攝像頭模組進行維修, 後續一段時間標準化和定製化並存。同時在手機連接器生產、檢測過程中,對連接器產品耐插拔和電磁兼容性都提高了要求。
6、天線連接器Antenna
作為手機最重要的功能---通話,就不能不提及連接手機天線(負責信號收發的裝置,老式手機外置,現在一般都內置) 的連接器,行內稱Antenna Connector。其功能為連接手機PCB與天線,其形狀會影響天線的高頻性能,導致信號的變化,如信號差、不穩定等等。這種連接器,對高頻性能要求高。所以,很多雜牌機,未經過正規檢測,其信號收發有的好,有的壞。
[page]
USB連接器的特性
由於成本低廉且具有熱插拔功能,通用串行總線 (USB) 連接器一直是個人電腦 (PC) 行業中最流行的 I/O 連接器之一。電腦對設備共享期間的數據訪問和集成順暢無虞。帶極性的外殼設計可避免插接過程中的錯誤,方便易用。
USB連接器一般分為USB A型連接器,USB B型連接器,mini-USB,Micro-USB以及工業USB連接器等。按標準分又可分為USB2.0,USB3.0,目前USB3.0比較流行。
Micro-USB 連接器

Micro-USB 連接器
Micro-USB 連接器的體積比 Mini-USB 連接器的體積減少了 50%,是所有 USB 互連中占用空間最小的連接器,因此顯著節省了便攜式設備中的印刷電路板空間。這包括移動電話、MP3 播放器、數字視頻及相機、PDA、全球定位係統、照片打印機、鼠標、鍵盤及閃存驅動器。
Micro-USB 技術由推動 USB 技術的獨立非盈利組織 USB Implementers Forum, Inc. (USB-IF) 開發。與 Mini-USB 相比,Molex 的 Micro-USB 連接器具有尺寸更小和耐用性更高的優點。Micro-USB 連接器允許製造商突破更薄、更輕移動設備的極限,獲得更圓滑的設計和更佳的便攜性。
Micro-USB 取代目前使用的大部分 Mini-USB 插頭和插座。Micro-USB 的規格支持當前的 USB 隨身攜帶型 (OTG) 附錄,使得便攜式設備無需主機即可直接相互通訊,從而提供總體的移動互連性。
Molex 已經開發出七大係列的 Micro-USB“B”型和“AB”型插座,可選擇頂部、底部和中安裝版,以及全新係列的 USB “A”至 Micro-USB“B”電纜組件。這些連接器包含設計在連接器外殼中的引導功能,便於插座與插頭進行盲插。
Micro-USB連接器體具有獨特的激光焊接金屬防護設計,增強機械接縫強度,同時可防止由於垂直或水平(扳緊)壓力而損壞插頭或插座。該產品的其它關鍵特性包括 10,000 多次插入循環的高耐用性以及無源鎖定機製,可在對便攜設備進行同步和充電時增大拔出力而不影響 USB 的易用性。
Micro-USB 連接器接口定義

Micro-USB 連接器接口

Micro-USB 連接器接口定義
Micro-USB 連接器性能測試

Micro-USB 連接器性能測試
USB3.0連接器
USB 3.0是最新的USB規範,理論上最大傳輸帶寬高達5.0Gbps,也就是640MB/s,相當於USB2.0傳輸速率的10倍。實際上該接口的傳輸速率大約是3.2Gbps,即400MB/S。
USB3.0 引入全雙工數據傳輸。5根線路中2根用來發送數據,另2根用來接收數據,還有1根是地線。也就是說,USB 3.0可以同步全速地進行讀寫操作。以前的USB版本並不支持全雙工數據傳輸。
USB3.0存儲端設計三大要點
以目前市場上效能最高的產品ASM1051E為例,主要對外的兩個接口分別為USB 3.0端與SATA 6G端,根據目前客戶端量產狀況,成功設計USB 3.0模塊主要有三個要點。
保持高速信號的完整性
信號的質量關係到數據的傳輸是否完整或U盤(pan)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。根(gen)據(ju)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)製(zhi)定(ding)出(chu)電(dian)路(lu)板(ban)的(de)設(she)計(ji)規(gui)範(fan)及(ji)組(zu)件(jian)的(de)擺(bai)放(fang)位(wei)置(zhi),差(cha)動(dong)傳(chuan)輸(shu)線(xian)阻(zu)抗(kang)控(kong)製(zhi),減(jian)少(shao)阻(zu)抗(kang)在(zai)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)所(suo)造(zao)成(cheng)的(de)不(bu)連(lian)續(xu),而(er)引(yin)起(qi)的(de)信(xin)號(hao)多(duo)重(zhong)反(fan)射(she)及(ji)損(sun)失(shi),幹(gan)擾(rao)控(kong)製(zhi)與(yu)抑(yi)製(zhi)等(deng),確(que)保(bao)符(fu)合(he)USBIF兼容測量結果。
USB 3.0設計建議如下:差動特征阻抗為85Ω。印刷電路板的貫孔不能多於二個,以減少信號的衰減。一個信號的貫孔約增加1dB的損失。差動信號長度不超過1.5英寸,預防主控端印刷電路板可能導致的信號損失及USB 3.0連lian接jie器qi與yu電dian纜lan的de良liang莠you不bu齊qi,以yi達da到dao最zui佳jia的de效xiao能neng。差cha動dong信xin號hao之zhi間jian的de間jian距ju最zui好hao多duo加jia地di信xin號hao,以yi減jian少shao信xin號hao之zhi間jian的de幹gan擾rao,如ru信xin號hao旁pang邊bian為wei頻pin率lv信xin號hao或huo是shi切qie換huan式shi電dian源yuan信xin號hao,即ji再zai加jia大da3~4倍的間距。在信號交流耦合電容選用0402大小封裝及NPO或是X7R材質,且擺放至接近連接器的位置。如有ESD及EMI組件的選用及擺放,則將組件位置也放在接近連接器的位置,建議的順序為“連接器、ESD、EMI、交流耦合電容、ASM1051E”,注意ESD及EMI的零件選用都要能夠符合要求,差動特征阻抗及信號損失非常低。

USB 3.0的眼圖
電源及導熱管理
在新的USB 3.0係統設計上,由於高速傳輸的關係,其瞬間耗電量較USB 2.0更大,如何能平均傳導熱能,除了需慎重選擇芯片廠商外,在模塊的設計上也有其需要加強之處。
設計建議如下:最好使用線性穩壓器(LDO),以減少切換式電源噪聲幹擾及EMI問題,但相對會有轉換效率較差的問題及散熱需要考慮;電源穩壓電容請參照廠商的設計建議,芯片旁的穩壓電容隻需要選用0402大小封裝的0.1μF;ASM1051E已內置一組線性穩壓器,采用QFN封裝,熱阻較小,有利於散熱,印刷電路板上散熱貫孔的安排,零件層上銅箔裸露均利於將熱傳導至印刷電路板上;注意設計應在不影響量產組裝的前提下實行。
整體BOM成本
設計建議如下:使用線性穩壓器;二層印刷電路板即可達到預定的效能;使用普通SATA 1.5G/3Gbps的連接器即能實現6Gbps的效能;單麵打件。
除了芯片及USB 3.0標準連接器之外,所有零件包括二層的PCB板都與USB 2.0時相同。
由於USB 3.0比USB 2.0速度高出數倍的產品,在固件、主控端芯片、線纜、接口等方麵都有可能因為信號的微小差異而導致不兼容的結果。其係統設計思維也與2.0大不相同,如何兼顧信號質量與成本將會是研發人員的一大考驗。
[page]
手機連接器的市場
隨sui著zhe全quan球qiu連lian接jie器qi生sheng產chan市shi場chang不bu斷duan轉zhuan移yi,亞ya洲zhou已yi成cheng為wei連lian接jie器qi市shi場chang最zui有you發fa展zhan潛qian力li的de地di區qu,而er中zhong國guo將jiang形xing成cheng全quan球qiu連lian接jie器qi增zeng長chang最zui快kuai和he容rong量liang最zui大da的de市shi場chang。據ju估gu計ji,未wei來lai中zhong國guo連lian接jie器qi市shi場chang的de增zeng長chang速su度du將jiang繼ji續xu超chao過guo全quan球qiu平ping均jun水shui平ping,到dao2010年,中國的連接器市場容量將達257億元。在未來5年內,中國連接器的市場規模年均增速將達到15%。
連接器是手機中最重要的器件之一,平均來看,每部手機需要的連接器數量達到8個,隨著手機市場發展的持續向好,手機連接器市場必將繼續順勢上行。
手shou機ji連lian接jie器qi是shi手shou機ji中zhong重zhong要yao的de電dian子zi元yuan器qi件jian,它ta們men的de好hao壞huai直zhi接jie關guan係xi到dao手shou機ji的de質zhi量liang和he其qi使shi用yong的de可ke靠kao性xing。手shou機ji絕jue大da部bu分fen的de售shou後hou質zhi量liang問wen題ti也ye大da多duo與yu連lian接jie器qi相xiang關guan。手shou機ji所suo使shi用yong的de連lian接jie器qi種zhong類lei根gen據ju其qi產chan品pin的de不bu同tong而er略lve有you差cha異yi,平ping均jun使shi用yong數shu量liang約yue在zai5~9個之間。
隨著以手機為首的移動產品向小型化、薄型化和高性能化方向的發展,顯示屏組件與基板的連接更加複雜。在這種背景下,基板對基板的連接器、FPC連接器的窄間距、低背、多極化需求更加迫切,特別是手機的極薄化需求對機內連接器的超低背化要求越發急切。因此,手機連接器的發展特點表現為:低高度,小pitch,多功能,良好的電磁兼容性,標準化和定製化並存。為了實現產品的低背化、窄間距、小型化、多極化以及高可靠性,我們愛銘訊手機連接器已經采用數字技術進行深入研究與開發。
大陸今年已正式成為全球最大連接器市場,在中國大陸3C品牌抬頭的帶動下,中國大陸本土連接器/線廠商崛起,產應鏈體係快速成形,也逐步培育出部分大型本土Cable Assembly廠商,包括立訊精密、長盈精密、中航光電、恩尼特克電子等中國本土廠商逐漸嶄露頭角。
根據統計,1999~2011年之間,中國連接器區域占有率自4%增至22.5%,成長率近5倍,而今年在歐債風暴持續延燒、美國失業率財政懸崖問題仍未明朗下,中國成為全球相對穩定的區域市場,並一躍成為最大連接器應用區域,預估今年市占將達到24%水準。
中國大陸崛起,主要來自於市場需求暢旺、ICT產品滲透率仍未飽和,更大的帶動力量就是3C品牌逐漸抬頭。統計於2001年至2011年期間,中國區域PC市占率自5%攀升至19%,躍居最大PC市場,而中國市場崛起也帶動本土品牌抬頭,聯想電腦今年第三季全球市占正式超越惠普,來到14%。中國大陸品牌/白牌智慧手機開始興起,中興、華為全球市占率達6%。
中國成為最大的LCD TV市場,本土品牌占內需市場7成比重,去年中國LCD TV市場占比超越2成,首度超越北美成全球最大市場,也帶動海信、TCL全球排名分別進入第七、第十名。整體來看,隨著中國3C品牌逐漸興起,進一步帶動本土連接器/線廠商躍起,聯想、華為等品牌孕育本土連接器/線廠下遊出海口。
中國本土連接器/線場快速茁壯後,加速企業購並、新興應用、國際客戶布局腳步,中國本土連接器廠上市業者扮演領頭羊角色,逐步帶動未上市業者串起下遊應用供應鏈。
中國本土連接器產業供應鏈聚落也逐步成形,在各地政府政策扶植下,帶動供應鏈向外輻射形成多方聚落,包括吉林、河北、山東、江蘇、浙江、湖北、江西、廣西、廣東、四川等地區,多以長三角、珠三角、中部省份最為完整。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 芯科科技Tech Talks與藍牙亞洲大會聯動,線上線下賦能物聯網創新
- 冬季續航縮水怎麼辦?揭秘熱管理係統背後的芯片力量
- 從HDMI 2.1到UFS 5.0:SmartDV以領先IP矩陣夯實邊緣計算基石
- 小空間也能實現低噪供電!精密測量雙極性電源選型指南,覆蓋小功率到大電流全場景
- 直擊藍牙亞洲大會 2026:Nordic 九大核心場景演繹“萬物互聯”新體驗
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索




