Złącza elektroniczne
Popyt na złącza i ciągle rosnący rynek kształtują w największej części zmiany w elektronice, jak rosnąca złożoność układowa, coraz większa penetracja rozwiązań mechatronicznych i robotyzacja w przemyśle, miniaturyzacja i modułowość konstrukcyjna oraz podobne. Postępujące skomplikowanie przekłada się na wzrost zapotrzebowania na złącza i zjawisko to nie zmienia się od lat. Sam rynek produktów OEM też rośnie w dobrym tempie, przewyższającym zwykle istotnie średnioroczny wzrost gospodarczy, a spory potencjał Polski w zakresie produkcji EMS oraz usług outsourcingowych w zakresie produkcji wiązek kablowych też jest wsparciem dla rozwoju. Rynek od strony produktów też wydaje się skomplikowany, bo brak standardów przy ogromnej liczbie dostępnych elementów, a nawet przy braku wspólnego systemu oznaczeń powoduje, że niewielu inżynierów dobrze się orientuje w tej tematyce.
Wsparcie techniczne
W warunkach, gdy asortyment złączy jest bardzo duży, mamy dziesiątki (jak nie setki) producentów, marek, serii, kluczową sprawą w doborze produktu jest kompetentne wsparcie techniczne. Zamiast przekopywać się przez dziesiątki stron internetowych, platform sprzedażowych, często łatwiej i szybciej jest zapytać przez telefon specjalistę, co poleciłby do danego zastosowania. Przekazanie problemu doboru złącza specjalistom pracującym w sieci dystrybucji lub przedstawicielom producenta, poza aspektami technicznymi, jest zasadne z punktu widzenia dostępności elementu, tego, czy może być wybierany do nowych projektów i będzie produkowany przez dłuższy czas, czy jest popularny i zamawiany przez wielu klientów i podobnych względów. Popularne złącze zamawiane przez wiele firm jest zwykle dostępne z buforowego magazynu lokalnego i tym samym zapewnia małe ryzyko.
Dobór złącza do aplikacji wymaga też wsparcia po stronie mechanizmów informatycznych w platformach sprzedaży. Wyszukiwarki parametryczne są stale rozbudowywane i pozwalają wybierać produkty po coraz większej liczbie kryteriów, takich jak marka, typ, raster, liczba pinów, obciążalność lub montaż. Liczba pól, które można zaznaczyć, aby ograniczyć liczbę wyników u czołowych dostawców, z roku na rok się zwiększa i bardzo dobrze, że tak się dzieje. Skoro oferty liczą się w tysiącach pozycji, nie ma innej metody, aby szukanie elementu nie zamieniło się w wyczerpujący czasowo koszmar.
Najważniejsze dla klientów cechy ofert brane pod uwagę przy kupowaniu złączy
Zestawienie najważniejszych cech złączy silnoprądowych branych pod uwagę przez klientów podczas selekcji produktu i dostawcy jest typowe i w niczym nie zaskakuje. Cena, jakość, termin dostawy oraz parametry techniczne tworzą rdzeń procesu selekcji w taki sposób, że klienci optymalizują wartość, jaką otrzymują za daną sumę pieniędzy. Poza tą czwórką reszta ma już znaczenie znacznie mniejsze, niemniej kompetencje techniczne sprzedawcy też były często wskazywane w naszych ankietach.
Złącza silnoprądowe
Złącza silnoprądowe to najczęściej wersje kabel-kabel lub kabel-panel, w której jedna część jest mocowana do obudowy. Obudowa może być okrągła lub prostokątna, z metalu oraz tworzywa, zawierać różną liczbę pinów oraz raster i mieć różną obciążalność, a także sposób montażu przewodu. Elementy te są dostępne w wersji prostej i kątowej, Można powiedzieć, że na rynku da się kupić praktycznie każdą kombinację wielkości i rodzaju tych komponentów.
Drugą i mniejszą pod względem potencjału część asortymentu tworzą złącza o dużej obciążalności, przeznaczone do montażu na płytce drukowanej jako element przewlekany oraz także SMT. W tym drugim przypadku wlutowane w płytkę złącze jest jeszcze zwykle mocowane do obudowy urządzenia lub stabilizowane za pomocą obejmy, co zapewnia stabilność mechaniczną połączenia.
Ważną część rynku złączy silnoprądowych, zwłaszcza w aplikacjach z elektroniki i oświetlenia, tworzą ponadto terminal-bloki. Są to modułowe złącza kablowe z zaciskiem śrubowym lub sprężynowym do montażu na PCB. Występują jako wersje kątowe, rozłączalne, do montażu SMT i THT, a także jako rozwiązania pozwalające zamontować więcej niż jeden przewód w styku. Znaleźć je można w ofertach wielu producentów, zarówno u tanich chińskich dostawców, jak u wiodących światowych producentów. Terminalbloki to produkty o dużej uniwersalności i szerokim spektrum zastosowań. Ich obciążalność prądowa sięga kilkudziesięciu amperów na pin, co pokazuje, że mogą być stosowane w wielu różnych aplikacjach.
Jeszcze inną grupę produktową stanowią elementy połączeniowe przeznaczone do montażu na szynie DIN. Są one bazą do tworzenia systemów i instalacji w przemyśle, automatyce, energetyce i można je znaleźć w wielu obudowach, szafach technicznych, rozdzielniach itp. Zainteresowanie nimi to pochodna i konsekwencja ogólnego zainteresowania urządzeniami tego typu, do których zaliczają się przekaźniki, sterowniki, wyłączniki, transformatory i inne podobne komponenty, które dzięki wąskiej standardowej obudowie, którą się łatwo zatrzaskuje na metalowym wsporniku, zyskały uznanie rynku. Złącza na szynę pozwalają na wygodne okablowanie takich instalacji i mają postać wąskich płaskich elementów, które można składać w większe zespoły, podobnie jak spaja się terminal bloki. Mają też możliwość wewnętrznego połączenia biegunów, co ułatwia tworzenie dystrybucji zasilania poprzez stworzenie szyny.
Złącza przemysłowe są najbardziej wartościowe
Nietrudno się domyślić, że złącza przeznaczone do pracy w przemyśle stanowią obszar rynku złączy sygnałowych o największym potencjale, gdyż w kraju zależność ta dotyczy większości komponentów i urządzeń. Wymagania klientów z tego obszaru są wysokie, produkty bardziej zaawansowane, droższe i jakościowo nienaganne. Wyróżniają się odpornością środowiskową, dużą trwałością i jakością oraz także dobrym dopasowaniem konstrukcji mechanicznej do warunków panujących w halach produkcyjnych i pracy działów utrzymania ruchu. Coraz więcej producentów i dystrybutorów jest zainteresowanych tym obszarem rynku, obojętnie czy chodzi o część sygnałową, czy silnoprądową.
Złącza optyczne
Złącza optyczne pozwalają na precyzyjne połączenie dwóch fragmentów rdzenia światłowodu w taki sposób, aby umożliwić niemal bezstratną transmisję sygnału pomiędzy nimi. Sygnałem tym jest fala świetlna, w przeciwieństwie do złączy elektrycznych, gdzie przesyłany jest sygnał elektryczny. Transmisja sygnału świetlnego wymaga znacznie większej precyzji w dopasowaniu mechanicznych elementów złącza.
Niemal każdy z najpopularniejszych standardów złączy, takich jak SC, LC, FC, ST, SN, występuje w dwóch różnych wariantach: UPC (Ultra Physical Contact) i APC (Angled Physical Contact). Różnica między nimi polega na kącie spolerowania czoła ferruli: przy UPC czoło jest płaskie, zaś przy APC jest ono spolerowane pod kątem 8º dla ograniczenia skali zjawiska odbicia sygnału. Przekłada się to na różnicę w zachowaniu sygnału odbitego w złączu – w złączu typu UPC odbija się on z powrotem do źródła, zaś w złączu typu APC pochłaniane jest przez płaszcz włókna. Co do zasady złącza APC są zazwyczaj droższe, charakteryzują się jednak niższym poziomem tłumienia sygnału.
Najważniejsze czynniki negatywne dla rynku
Główne czynniki negatywne dla rynku złączy silnoprądowych to cały czas długie czasy dostaw, a w dalszej kolejności także silna konkurencja oraz dostępność wielu zamienników i podróbek o niepewnym pochodzeniu i jakości. Co ciekawe, wysokie ceny nie są postrzegane jako czynnik negatywny, mimo że złącza są kosztowne i w ostatnich miesiącach wyraźnie podrożały. Wysoką pozycję na wykresie zamienników i podróbek można tłumaczyć wysokimi cenami produktów markowych, ale gdyby taka teza była prawdopodobna, to wysokie ceny uplasowałyby się wyżej. Stąd negatywne oddziaływanie na rynek podróbek i zamienników jest efektem nie tyle drożyzny, co kiepskiej dostępności.
Miniaturyzacja w złączach
Współczesna elektronika jest coraz bardziej złożona, a jednocześnie mniejsza, lżejsza, bardziej mobilna. W obudowach jest coraz mniej miejsca, bo trzeba zmieścić ogromną liczbę podzespołów, pojemny akumulator, system chłodzenia, dodatkowy filtr lub ekran i oczywiście duży wyświetlacz. Złącze, podobnie jak przekaźnik to element, który pod względem wymiarów jest relatywnie duży w porównaniu do reszty elektroniki i jak nietrudno dostrzec, zaczyna też wielkością przewyższać zaawansowane półprzewodniki mocy.
Nowoczesne złącza muszą być więc coraz mniejsze, w efekcie wiele nowych konstrukcji pod względem precyzji wykonania, upakowania i rozwiązań konstrukcyjnych detali mechanicznych przypomina pod kątem precyzji i zaawansowania szwajcarskie zegarki. Trend na upakowanie pinów i mniejsze rastry jest bardzo silny. Szczególnie imponujący postęp nastąpił w ostatnich latach w złączach międzypłytkowych (mezzanine connectors), elementów łączących PCB z taśmą elastyczną i rozwiązań do szybkich interfejsów cyfrowych, np. USB typu C lub LVDS. W nich piny mają grubość włosa, a raster nie wykracza poza 0,5 mm. Obudowy nowoczesnych konstrukcji omawianych elementów są mniejsze dzięki większej precyzji wykonania detali, lepszym tworzywom sztucznym oraz wyrafinowanej konstrukcji mechanicznej, np. zapewniającej możliwość korekcji położenia wtyku w stosunku do gniazda i ograniczenie naprężeń mechanicznych.
Z pewnością w przyszłych latach znaczenie miniaturyzacji w złączach cały czas będzie się utrzymywać, a kolejne wersje produktów będą jeszcze mniejsze. Granice wyznaczają konsumenckie urządzenia mobilne i skoro w nich udało się producentom dokonać wielu widowiskowych zmian, rynek nie zawaha się podnieść poprzeczki oczekiwań dla reszty aplikacji.
Pozytywnym aspektem wiążącym się z miniaturyzacją jest wzrost zaawansowania technicznego wypychający z rynku słabszych producentów pod względem stosowanej technologii oraz w pewnym stopniu eliminujący też tandetę. Miniaturowe elementy nie dają szansy osiągnięcia znaczących oszczędności materiałowych, a jednocześnie wymagają posiadania parku maszynowego najwyższej klasy.
Standardy branżowe wpływają na rynek złączy
W zakresie złączy sygnałowych widać, że z roku na rok na rynku funkcjonuje coraz więcej typów elementów o specjalizowanej konstrukcji pod kątem zastosowań i standardów. Rynek kieruje się ku specjalizacji, a ona wymusza tworzenie konstrukcji dopasowanych do wymagań aplikacyjnych, np. do nowej wersji interfejsu komunikacyjnego, do specyficznego czujnika itd. Poszerza to asortyment i pozwala producentom na ucieczkę technologiczną do przodu, w kierunku zaawansowania technicznego elementów połączeniowych, unikatowych rozwiązań styku, z drugiej strony niestety skraca czas życia produktów.
Nowości w złączach to także szybki montaż: przewodu i elementu na płytce. Szybkie techniki montażu dotyczą też wersji optycznych (do światłowodów). Są to trendy widoczne od dekady, ale ponieważ cały czas zmieniają one branżę i są inspiracją dla producentów do rozwoju, nieustannie postrzega się je jako nowość. W branży złączy procesy upowszechniania się nowości technologicznych trwają dość długo. Być może jest to wynik tego, że w omawianych elementach przełomy zdarzają się mniej więcej raz na wiele lat, poza nimi trwa mozolna ewolucja polegająca na doskonaleniu poszczególnych produktów, modernizacjach istniejących wersji.
Podobnie coraz więcej typów jest dostosowywanych do montażu automatycznego. Powodem są oczywiście duże koszty pracy ręcznej i problemy z utrzymaniem jakości montażu ręcznego. Duże elementy, jak złącza, przekaźniki, elementy indukcyjne, zalicza się do tych, które cały czas opierają się automatyzacji. Oczywiście na rynku są wersje SMD, niemniej nie zawsze można ich użyć bez analizy długoterminowej jakości mechanicznej połączenia.
Główne trendy techniczne w złączach sygnałowych
Dwa najważniejsze trendy techniczne w złączach sygnałowych to miniaturyzacja i szybki montaż. Na płytce drukowanej oznacza to montaż automatyczny SMT, w zakresie podłączenia przewodu jest to system zacisku sprężynowego, niewymagający narzędzi, a w przypadku wersji IDC nawet bez ściągania izolacji. Pozostałe kryteria są już wyraźnie słabiej zarysowane, a najsłabiej wypadła hybrydowość, co sugeruje, że w warunkach polskich łatwiej jest użyć dwóch osobnych złączy dla poszczególnych grup sygnałów, niż specjalizowanego złącza hybrydowego o indywidualnej kompozycji.
Szybki montaż dotyczy też wersji w.cz., a więc tych do kabla koncentrycznego. Producenci dostarczają tutaj przyrządy do ściągania izolacji o odpowiedniej długości z poszczególnych warstw i żyły środkowej oraz tworzą mechanizmy złącza ułatwiające zamocowanie. W sprzedaży są też odcinki przewodu z jednej strony zakończone złączem, których można użyć do podłączenia anteny, lutując jeden koniec.
Elementy złączy z odcinkami przewodu są poszukiwane także w przypadku wersji miniaturowych z końcówkami do zaciskania i służą do wykonywania prototypów i małych serii produkcyjnych. Zaciskanie jest tanią techniką mocowania przewodu (jeśli chodzi o materiały i pracochłonność) i zapewniają bardzo wysoką jakość połączeń. Niemniej wymaga posiadania oprzyrządowania, co przy małych seriach jest nieopłacalne. Złącza o małym rastrze wymagają też urządzeń o bardzo wysokiej precyzji, dlatego w tym przypadku elementy wiązek kablowych są bardzo użyteczne.
D o technologii szybkich połączeń należy zaliczyć też nowatorskie rozwiązania połączeń magnetycznych, w których gniazdo i wtyk mają wbudowane magnesy trwałe zapewniające silne połączenie mechaniczne po zetknięciu obu części. Rozwiązanie jest ciekawe, ale upowszechnia się powoli, z uwagi na liczne ograniczenia patentowe.
Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rynku
Zestawienie czynników pozytywnie oddziałujących na rozwój rynku ma na szczycie trzy czynniki: presja na jakość, dostępny szeroki asortyment produktów oraz rosnące wymagania klientów. Wysoka jakość usług i produktów to cecha rynków specjalistycznych, takich, gdzie liczy się wartość dodana zapewniana przez urządzenie. Od wielu lat nasz rynek zmienia się w tym kierunku, a niewielkie serie złożonego sprzętu, projekty tworzone na indywidualne zamówienia stanowią ważną część aktywności. Złącza silnoprądowe z racji ich warunków pracy i pełnionej funkcji mają dużą rolę do odegrania w zapewnieniu jakości, stąd przedstawiona na wykresie ocena jest tak wyraźnie skierowana w tę stronę.
Jakość to najważniejszy termin w złączach
Bezsprzecznie jednym z ważniejszych zjawisk biznesowych na całym rynku elektroniki w ostatniej dekadzie jest ogromny wzrost presji na jakość, czyli na trwałość, powtarzalność, dokładność wykonania, zgodność produktów ze specyfikacją i zamówieniem itd. W złączach trend ten jest szczególnie istotny, bo jakość jest głównym orężem do walki z podróbkami, chińską tandetą, kiepskimi zamiennikami itd.
Wielu dostawców konkuruje ze sobą praktycznie tylko ceną i niestety walka o koszty zaopatrzenia dzieje się tutaj kosztem jakości. Skutkuje serią negatywnych konsekwencji, które specjaliści określają jako tzw. psucie rynku. Poza wpadkami jakościowymi (krótka trwałość, niestabilna konstrukcja, parametry wykraczające poza specyfikację, podatność na wpływ środowiska, kiepskie materiały pochodzące ze złomu, niedokładne wykonanie i podobne), takie elementy wypychają z rynku wyroby dobre.
Zainteresowanie jakością to splot wielu czynników, m.in. bogacenia się krajowych przedsiębiorców, coraz większej wymiany handlowej z zagranicą, dużego potencjału usług EMS realizowanych na zlecenie partnerów zagranicznych i rosnących wymagań klientów. Jakość to też wartość dodana do specjalistycznej produkcji oraz sposób na konkurowanie na rynku czymś więcej niż ceną. W przypadku złączy jest to szczególnie istotne, bo często są to elementy, które pełnią krytyczną funkcję konstrukcyjną i ich awaria oznacza całkowity brak działania.
