Złącza sygnałowe. Raport techniczno-rynkowy

Rys. 1. Zdaniem ankietowanych specjalistów konkurencja na rynku złączy jest silna

Rynek od strony produktów też wydaje się być skomplikowany, bo brak powszechnych standardów typów przy ogromnej liczbie dostępnych elementów, a nawet braku wspólnego systemu oznaczeń powoduje, że niewielu inżynierów dobrze orientuje się w tej tematyce.

Wiedza o produktach zwykle ogranicza się do podstawowych i używanych od dawna wersji, tak samo niełatwo być na bieżąco w zakresie zjawisk i trendów panujących w branży. Do tematyki złączy powracamy ponownie po trzech latach przerwy. Przyglądamy się nowym zjawiskom i trendom w technologii oraz relacjom między firmami na rynku tych komponentów, starając się uchwycić wszystkie istotne szczegóły.

W branży elektronicznej złącza z dość dobrym przybliżeniem prognozują przyszłą koniunkturę na rynku, gdyż większa część sprzedaży trafia do nowych wyrobów, które pojawią się w sieci sprzedaży w perspektywie kilku najbliższych miesięcy. Skoro dzisiaj tak trudno jest prognozować zachowanie się rynku i przewidywać koniunkturę, warto zerknąć, jakie warunki biznesowe zapowiadają te elementy.

Miniaturyzacja

Rys. 2. Ocena jak zmienia się liczba dostawców złączy na przestrzeni ostatnich lat

Bezsprzecznie dla złączy sygnałowych to właśnie miniaturyzacja jest najważniejszym i najsilniejszym czynnikiem sprzyjającym rozwojowi rynku i siłą sprawczą w zakresie nowych produktów. Coraz mniejsze, a jednocześnie bardziej skomplikowane urządzenia elektroniczne, z coraz bardziej upakowanymi elementami, tworzą silny trend miniaturyzacji dla wszystkich podzespołów, w tym także elementów elektromechanicznych jak złącza i przekaźniki.

Niestety zwykle zaliczają się one do tych największych na płytkach, przez co ściągają nieustannie uwagę konstruktorów, którzy oczekują, że one także będą się zmniejszać. Dlatego producenci złączy wkładają dzisiaj wiele wysiłku, aby wchodzące na rynek nowe produkty nie były dla elektroniki balastem. Problemy z miniaturyzacją pogłębia to, że skomplikowanie elektroniki szybko rośnie.

Przepustowość łączy komunikacyjnych, szerokość linii adresowych i szyn danych stale rośnie o kolejne sygnały związane z adresowaniem coraz pojemniejszych pamięci, obsługą wyświetlaczy o większej rozdzielczości i użyciem wydajniejszych procesorów. Te informacje przenoszone są pomiędzy płytkami wchodzącymi w skład urządzenia za pomocą złączy, które mają być coraz mniejsze i zawierać coraz większą liczbę końcówek.

Stąd trend na upakowanie pinów i mniejsze rastry jest bardzo silny. Poza ogólną miniaturyzacją liczą się pojawiające się wersje specjalne o niskim profilu, umożliwiające ciasne składanie w pakiety kilku płytek drukowanych oraz złącza hybrydowe, zawierające poza zwykłymi liniami sygnałowymi np. tor w.cz. w postaci linii współosiowej.

Jest to skutek dużej popularności aplikacji M2M oraz komunikacji poprzez sieci telefonii komórkowej oraz wynik ogólnego zainteresowania bezprzewodowością w technice. Takie rozwiązania połączeniowe dobrze dopasowane do aplikacji poszerzają jeszcze bardziej ogromną ofertę rynkową złączy, tworząc nowe kategorie subminiaturowych złączy specjalistycznych. Rynek złączy zawsze charakteryzował się ogromną szerokością asortymentu i nie wydaje się, aby kiedykolwiek się to mogło zmienić.

Duża szybkość komunikacji

Rys. 3. Skala wzrostu obrotów dla krajowych dostawców złączy sygnałowych w latach 2009-2011 w podziale na cztery przedziały procentowe

Rosnąca szybkość działania układów elektronicznych, coraz większe szybkości zegarów i wzrost prędkości transmisji danych na liniach komunikacyjnych i interfejsach, jak chociażby w USB 3.0, powodują konieczność korzystania z elementów łączeniowych o parametrach pozwalających na zachowanie integralności sygnałowej.

Oznacza to wykonanie styków dopasowanych falowo do linii komunikacyjnych, o niskich reaktancjach pasożytniczych, dobrym ekranowaniu zapewniającym ochronę elektromagnetyczną połączenia i podobnymi aspektami, jak chociażby zgodność czasów propagacji dla poszczególnych pinów.

Takie złącza są dzisiaj poszukiwaną nowością, ale wiadomo, że rozwiązanie w jednym produkcie tylu ważnych problemów technicznych nie jest zadaniem łatwym. Poza komunikacją wewnątrz urządzenia duża szybkość komunikacji wiąże się najczęściej z USB, gigabitowym Ethernetem, magistralą PCI Express, interfejsami wideo, jak Display Port lub LVDS.

W tym obszarze nowości produktowe pojawiają się częściej, co jest wynikiem istnienia standardów oraz szerokiego rynku zapewniającego producentom popyt. Wiele popularnych typów pojawia się obecnie na rynku w wersjach ekranowanych, rośnie też stale liczba wersji hybrydowych i złączy optycznych, które także są coraz szerzej aplikowane.

Nowe technologie połączeń

Rys. 4. Ocena, jakie na rynku były ostatnie tygodnie 2011 roku

W przypadku większości złączy sygnałowych są one montowane automatycznie na płytkach drukowanych podobnie jak inne elementy. Kłopoty sprawia jedynie odpowiednie zabezpieczenie pól kontaktowych w operacjach pokrywania płytek warstwami zabezpieczającymi lub procesach lutowania kondensacyjnego.

W przypadku dużych elementów, mocowanych do płyty czołowej lub narażonych na drgania i wibracje, producenci złączy proponują klientom coraz szerzej elementy montowane w technologii montażu wciskanego, która ma parametry takie, jak zwykły montaż przewlekany, ale nie wymaga pracy ręcznej.

Odporność na wibracje i narażenia mechaniczne to z kolei czynnik odpowiedzialny za rozwój oferty złączy z zaciskiem sprężynowym. Są one kierowane przede wszystkim do aplikacji przemysłowych, gdzie służą do łączenia kabli w warunkach poza halą produkcyjną, na przykład w terenie.

Obie te grupy wyrobów znane są w branży od minimum pięciu lat, ale przez specjalistów cały czas są wymieniane jako nowe rozwiązania. Oznacza to, że w branży złączy procesy upowszechniania się nowości technologicznych trwają dość długo.