第二讲：手机连接器的设计及市场趋势

手机对连接器的要求

由于手机越来越微小型化，用户群体越来越大众化，生产越来越大量化，所以对手机使用的元器件，包括连接器在内，提出越来越严格的要求。手机对连接器的要求主要表现为以下几点：

1、微小型化 手机尺寸和重量显著减小，功能增多，需要高密度装配和互连。显然要求其内部的元器件（包括连接器在内）必须尺寸越来越小，或是将它们集成到芯片或电路模块去。微小型化是必由之路。

2、表面贴装 随着小型化和大量生产的自动化高速组装技术的发展，以及降低连接部份占用的空间，表面贴装的连接器得以迅速发展，逐渐代替穿孔式插装的连接器。目前生产的表面贴装连接器（SMC）其引线（出脚）间距已经由原来的2.00mm、1.27mm发展到0.8mm、0.5mm，甚至推出了0.3mm的柔性印制板连接器。安装高度也由10mm降低到现在的2mm，甚至推出1.5mm的板到板连接器。

3、标准化和模块化 为适应手机大量生产的需要和方便，节省空间和便于设计，手机内电路和元件，包括连接器在内，已经迅速模块化，并且强烈需要形成统一的国际标准。当然，这样做会影响各个厂家生产具有不同个性和特色、形态的手机，但这个问题并不难解决。

4、多功能接口 为用户使用方便，也为设计和制造手机简化，手机对外的接口数目越少越好。这样不会使用户面对众多的各种接口而无所适从。所以要求手机上的对外接口连接器多功能化，它可以将低频触点、高频同轴口和其它具有不同特性的接口复合于一体，满足不同用途的连接要求。目前，手机下端的一个接口已经可以用于连接充电器、麦克风、耳机或免提支座等不同外接设备。

5、操作简单 用户群的普及，要求手机的使用必须简单明了，必须直观，对连接器也有同样的要求。例如安装SIM卡、安装电池、连接充电器等必须操作简单，一看就会。同时还要安全，防止误操作，防止插反或插错孔。然而，这些接口对用户越是简单，对连接器的设计和制造技术要求越高和越复杂。

6、 高速传输与电磁兼容 由于手机的功能发展，从单一的语言通信工具，逐渐发展成为数据设备，有些用户希望手机不仅能进行网络通信，还要能与其它设备如电脑、PDA（个人数字助理）、打印机等一起使用。这些都要求更高的数据传输速度和良好的抗干扰性。传统的接口连接器满足不了这些要求。近年来出现的速度较高的USB（通用串行总线）和IEEE1934接口的连接器，使手机与电脑及其它设备的连接变得比较容易。

7、 提高存储容量 随着手机功能提高，要求容量更大的存储器。目前已有符合工业标准的小封装可装卸存储卡，如MMC（多媒体卡）、SD（安全数据）卡或Sony公司的记忆棒。但它们都需要连接到手机电话电路的印制板上，如何设计连接器使之经济、可靠、节省空间等，满足多种式样的存储卡的连接要求，是连接器厂家所面临的挑战。
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手机连接器的分类


1、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0.4mm pitch产品为主，0.3mm pitch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的引脚数会相应减少，市场上已经有相关的产品出现。从更长远的方向看，将来FPC连接器将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。

2、板对板连接器

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0.4mm pitch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。

3、I/O连接器

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。采用的是圆形和MiniUSB连接器，手机用Micro USB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，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，同时耳机插作连接器也曾相同的发展态势，2012年国外主要采用MicroUSB作为充电的标准接口, Nokia、Moto和SEMC等手机厂商已经开始迈出实质性的步伐。再往后要求连接器更薄、具有视觉效果和防水功能等。

4、卡连接器

卡连接器以6pin SIM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。

5、电池连接器

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。

在Camera Socket连接器方面，国外大厂如Nokia等广泛使用, Camera Socket连接器可以对摄像头模组提供良好的电磁屏蔽, 方便对摄像头模组进行维修, 后续一段时间标准化和定制化并存。同时在手机连接器生产、检测过程中，对连接器产品耐插拔和电磁兼容性都提高了要求。

6、天线连接器Antenna

作为手机最重要的功能---通话，就不能不提及连接手机天线（负责信号收发的装置，老式手机外置，现在一般都内置） 的连接器，行内称Antenna Connector。其功能为连接手机PCB与天线，其形状会影响天线的高频性能，导致信号的变化，如信号差、不稳定等等。这种连接器，对高频性能要求高。所以，很多杂牌机，未经过正规检测，其信号收发有的好，有的坏。
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USB连接器的特性

由于成本低廉且具有热插拔功能，通用串行总线 (USB) 连接器一直是个人电脑 (PC) 行业中最流行的 I/O 连接器之一。电脑对设备共享期间的数据访问和集成顺畅无虞。带极性的外壳设计可避免插接过程中的错误，方便易用。

USB连接器一般分为USB A型连接器，USB B型连接器，mini-USB，Micro-USB以及工业USB连接器等。按标准分又可分为USB2.0，USB3.0，目前USB3.0比较流行。

Micro-USB 连接器


Micro-USB 连接器的体积比 Mini-USB 连接器的体积减少了 50%，是所有 USB 互连中占用空间最小的连接器，因此显著节省了便携式设备中的印刷电路板空间。这包括移动电话、MP3 播放器、数字视频及相机、PDA、全球定位系统、照片打印机、鼠标、键盘及闪存驱动器。

Micro-USB 技术由推动 USB 技术的独立非盈利组织 USB Implementers Forum, Inc. (USB-IF) 开发。与 Mini-USB 相比，Molex 的 Micro-USB 连接器具有尺寸更小和耐用性更高的优点。Micro-USB 连接器允许制造商突破更薄、更轻移动设备的极限，获得更圆滑的设计和更佳的便携性。

Micro-USB 取代目前使用的大部分 Mini-USB 插头和插座。Micro-USB 的规格支持当前的 USB 随身携带型 (OTG) 附录，使得便携式设备无需主机即可直接相互通讯，从而提供总体的移动互连性。

Molex 已经开发出七大系列的 Micro-USB“B”型和“AB”型插座，可选择顶部、底部和中安装版，以及全新系列的 USB “A”至 Micro-USB“B”电缆组件。这些连接器包含设计在连接器外壳中的引导功能，便于插座与插头进行盲插。

Micro-USB连接器体具有独特的激光焊接金属防护设计，增强机械接缝强度，同时可防止由于垂直或水平（扳紧）压力而损坏插头或插座。该产品的其它关键特性包括 10,000 多次插入循环的高耐用性以及无源锁定机制，可在对便携设备进行同步和充电时增大拔出力而不影响 USB 的易用性。

Micro-USB 连接器接口定义



Micro-USB 连接器性能测试

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USB3.0连接器

USB 3.0是最新的USB规范，理论上最大传输带宽高达5.0Gbps，也就是640MB/s，相当于USB2.0传输速率的10倍。实际上该接口的传输速率大约是3.2Gbps，即400MB/S。

USB3.0 引入全双工数据传输。5根线路中2根用来发送数据，另2根用来接收数据，还有1根是地线。也就是说，USB 3.0可以同步全速地进行读写操作。以前的USB版本并不支持全双工数据传输。

USB3.0存储端设计三大要点

以目前市场上效能最高的产品ASM1051E为例，主要对外的两个接口分别为USB 3.0端与SATA 6G端，根据目前客户端量产状况，成功设计USB 3.0模块主要有三个要点。

保持高速信号的完整性

信号的质量关系到数据的传输是否完整或U盘的可靠性。根据信号完整性制定出电路板的设计规范及组件的摆放位置，差动传输线阻抗控制，减少阻抗在电路板上所造成的不连续，而引起的信号多重反射及损失，干扰控制与抑制等，确保符合USBIF兼容测量结果。

USB 3.0设计建议如下：差动特征阻抗为85Ω。印刷电路板的贯孔不能多于二个，以减少信号的衰减。一个信号的贯孔约增加1dB的损失。差动信号长度不超过1.5英寸，预防主控端印刷电路板可能导致的信号损失及USB 3.0连接器与电缆的良莠不齐，以达到最佳的效能。差动信号之间的间距最好多加地信号，以减少信号之间的干扰，如信号旁边为频率信号或是切换式电源信号，即再加大3～4倍的间距。在信号交流耦合电容选用0402大小封装及NPO或是X7R材质，且摆放至接近连接器的位置。如有ESD及EMI组件的选用及摆放，则将组件位置也放在接近连接器的位置，建议的顺序为“连接器、ESD、EMI、交流耦合电容、ASM1051E”，注意ESD及EMI的零件选用都要能够符合要求，差动特征阻抗及信号损失非常低。


电源及导热管理

在新的USB 3.0系统设计上，由于高速传输的关系，其瞬间耗电量较USB 2.0更大，如何能平均传导热能，除了需慎重选择芯片厂商外，在模块的设计上也有其需要加强之处。

设计建议如下：最好使用线性稳压器(LDO)，以减少切换式电源噪声干扰及EMI问题，但相对会有转换效率较差的问题及散热需要考虑;电源稳压电容请参照厂商的设计建议，芯片旁的稳压电容只需要选用0402大小封装的0.1μF;ASM1051E已内置一组线性稳压器，采用QFN封装，热阻较小，有利于散热，印刷电路板上散热贯孔的安排，零件层上铜箔裸露均利于将热传导至印刷电路板上;注意设计应在不影响量产组装的前提下实行。

整体BOM成本

设计建议如下：使用线性稳压器;二层印刷电路板即可达到预定的效能;使用普通SATA 1.5G/3Gbps的连接器即能实现6Gbps的效能;单面打件。

除了芯片及USB 3.0标准连接器之外，所有零件包括二层的PCB板都与USB 2.0时相同。

由于USB 3.0比USB 2.0速度高出数倍的产品，在固件、主控端芯片、线缆、接口等方面都有可能因为信号的微小差异而导致不兼容的结果。其系统设计思维也与2.0大不相同，如何兼顾信号质量与成本将会是研发人员的一大考验。
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手机连接器的市场

随着全球连接器生产市场不断转移，亚洲已成为连接器市场最有发展潜力的地区，而中国将形成全球连接器增长最快和容量最大的市场。据估计，未来中国连接器市场的增长速度将继续超过全球平均水平，到2010年，中国的连接器市场容量将达257亿元。在未来5年内，中国连接器的市场规模年均增速将达到15%。

连接器是手机中最重要的器件之一，平均来看，每部手机需要的连接器数量达到8个，随着手机市场发展的持续向好，手机连接器市场必将继续顺势上行。

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。手机绝大部分的售后质量问题也大多与连接器相关。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5～9个之间。

随着以手机为首的移动产品向小型化、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。因此，手机连接器的发展特点表现为：低高度，小pitch，多功能，良好的电磁兼容性，标准化和定制化并存。为了实现产品的低背化、窄间距、小型化、多极化以及高可靠性，我们爱铭讯手机连接器已经采用数字技术进行深入研究与开发。

大陆今年已正式成为全球最大连接器市场，在中国大陆3C品牌抬头的带动下，中国大陆本土连接器/线厂商崛起，产应链体系快速成形，也逐步培育出部分大型本土Cable Assembly厂商，包括立讯精密、长盈精密、中航光电、恩尼特克电子等中国本土厂商逐渐崭露头角。

根据统计，1999~2011年之间，中国连接器区域占有率自4%增至22.5%，成长率近5倍，而今年在欧债风暴持续延烧、美国失业率财政悬崖问题仍未明朗下，中国成为全球相对稳定的区域市场，并一跃成为最大连接器应用区域，预估今年市占将达到24%水准。

中国大陆崛起，主要来自于市场需求畅旺、ICT产品渗透率仍未饱和，更大的带动力量就是3C品牌逐渐抬头。统计于2001年至2011年期间，中国区域PC市占率自5%攀升至19%，跃居最大PC市场，而中国市场崛起也带动本土品牌抬头，联想电脑今年第三季全球市占正式超越惠普，来到14%。中国大陆品牌/白牌智慧手机开始兴起，中兴、华为全球市占率达6%。

中国成为最大的LCD TV市场，本土品牌占内需市场7成比重，去年中国LCD TV市场占比超越2成，首度超越北美成全球最大市场，也带动海信、TCL全球排名分别进入第七、第十名。整体来看，随着中国3C品牌逐渐兴起，进一步带动本土连接器/线厂商跃起，联想、华为等品牌孕育本土连接器/线厂下游出海口。

中国本土连接器/线场快速茁壮后，加速企业购并、新兴应用、国际客户布局脚步，中国本土连接器厂上市业者扮演领头羊角色，逐步带动未上市业者串起下游应用供应链。

中国本土连接器产业供应链聚落也逐步成形，在各地政府政策扶植下，带动供应链向外辐射形成多方聚落，包括吉林、河北、山东、江苏、浙江、湖北、江西、广西、广东、四川等地区，多以长三角、珠三角、中部省份最为完整。