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繼電器及其技術發展態勢

日期:2025-05-01 15:24
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(發布日期:2005-4-13 15:12:15)
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   一、繼電器發展方向與動態
  未來幾年繼電器發展總的趨勢是瞄準世界先進水平和融入發展大趨勢,向微小型化、片式化、高靈敏化、固態化、組合化、多功能化等方麵發展,提高產品的高環境性、質量一致性和高可靠性。
1、 以繼電器產品升級換代、滿足提高電子整機本地化率和擴大出口為目標,加強片式化、微小型化、多功能化的新型繼電器的開發,以適應新一代數字技術產品發展的需要。微小型化、片式化,一是向二維、三維尺寸隻有幾毫米的微型繼電器發展。如西門子機電元件部生產的MICRO K汽車繼電器與其他功率可比較的汽車繼電器相比,體積減少了60%,安裝高度9.9mm,軌跡僅為12×12.9mm。其尺寸微小,但性能很高,可處理極限達30A的直流,且功率僅為570mw。可適用各類汽車應用;二是向表麵貼裝化發展(耐焊接熱260℃、5-10S,低高度達4.2mm)。
2、 跟隨光纖通信這一信息傳輸主動脈的技術發展。光纖繼電器得到迅速的發展,傳統的機電繼電器將向新型的機電光繼電器發展。
3、 高可靠、高環境要求微小型通用電磁繼電器和大功率電磁繼電器與固態繼電器,組合化、多功能化、模塊化繼電器相輔相成,在各自應用領域以市場為導向而發展。使行業形成不同原理、不同性能、結構和用途的多元化產品向專業化競相發展的格局。
4、 不斷縮小外形尺寸,不斷進行結構和材料**,是不斷提高繼電器技術、性能和性能價格比的動力源泉,也是當前繼電器發展的一個重要方向。
5、 由單一開關功能的傳統繼電器向組合式繼電器發展,這不僅是一種概念上的突破,同時也是繼電器技術發展的必然結果。組合式繼電器更能從整機係統角度出發,實現更高性能的係統指標。
智能功率模塊(IPM)是集微電子技術、電力電子技術和控製技術於一體的高科技產品,是新型功率器件,它將IBGT芯片、*優化柵極驅動電路、控製電路和過流、過壓、短路、過熱、欠壓鎖定等保護電路裝在一塊模塊內。IPM實際上是一種功能拓展的模塊化、智能化的SSR。
6、 技術的進步和整機更新換代的加快,使得電子元器件的使用壽命正在不斷地縮短。繼電器生產廠家要想維持或增加其市場份額,就發必須不斷地有新產品或用高新適用技術改造傳統產品替代技術落後的產品。
7、 隨著電子產品多功能化和技術水平的發展,其“身價”自然提高,電路保護繼電器的發展前景看好。如Ic芯片的功能(集成度)越來越強;現代豪華汽車中裝備的電子設備越來越多,且工作條件惡劣等都需要過流和過壓保護繼電器。特彆是我國加入WTO後,人們的法律意識增強,為避免事故,保障客戶人身**,生產廠家在自己的電子產品中越來越多地采用保護元器件。
8、 微電子繼電器(MER),也稱MOS繼電器或第三代固體繼電器,為全芯片結構,其發展方向是采用微型雙列直插式或表麵安裝式塑封或陶封結構以實現多路化。
9、 開發家用低成本SSR及智能化SSR是一個發展方向。克萊電子(CP Clare Corp)*新推出保安係統專用的OPTOMOS固態繼電器CPC1008NB、CPC1016N。4引腳SOP封裝,體積比傳統繼電器小86%,開關動作非常靈敏。

二、產品技術重點發展領域
1、 低電平信號繼電器
  低電平信號繼電器通常是指*大觸點開閉電流小於2A的通信繼電器。主要用於通信、網絡產品、計算機等信息產品。該類繼電器采用永磁設計以獲得較小體積及較低的功耗,采用DIP封裝以適應自動插裝及SMT。
  通信繼電器由於其高的絕緣輸入輸出阻抗比、小的功耗(一般隻有0.15W,*大0.2W)、低的價格(對每門交換機成本已從100多美元下降到20美元,特有競爭)等優點,在本世紀一、二十年內不會改變。我國大陸能生產第三代通信繼電器的廠家僅有三家(北京鬆下控製裝置有限公司、上海歐姆龍控製電器有限公司和高見澤(常州)電子有限公司),幾乎100%為自動化生產。采用了現代技術和微焊接技術、細線繞製技術、組合塑壓成形技術、激光封焊技術、接點跟蹤(超行程)調整技術,小端子打偏技術、去磁充磁技術、氣密性塑封技術及多參數特征綜合測試技術等。目前國內很多大廠已具務研發或者借助國外廠商力量,研民第三代及至第四代通信繼電器的能力,周邊配套協作廠家也已具規模。
2、 汽車繼電器
  汽車繼電器約占全球繼電器市場總額的18%。其一個重要發展方向是將傳統的開關繼電器與微電子技術、計算機技術和信息技術相結合,擴展成具有故障診斷、報警和模糊控製功能的一個多功能組合式繼電器。

  另外,由於轎車向經濟化和低排氣量發展,並要求駕駛舒適性、**性的提高,導致對電能的更大需求,加之有X形電線係統的車,法律規定必須有至少兩個獨立的能量補給係統,42V電氣係統已被確認。這是汽車繼電器結構調整的一個方向。汽車固態電子功能部件產品的問世,是汽車繼電器結構調整的又一個新動向。電動汽車的推廣是世界汽車工業史上的一個**,它是從根本上解決汽車對環境汙染的*有效方式,是改變汽車對有限石油資源消耗的*有效方式,世界各大汽車公司都在加速研發。美國布什將計劃的主攻方向確定為燃料電池車的研發;日本計劃2010年5萬輛燃料電池車上路。
  我國上海汽車工業公司與同濟大家、一些研究機構及投資公司聯合成立專門研究燃料電池動力係統公司;一汽集團、東風汽車公司也與高校結合牽頭參與混合動力汽車的研究;東風公司聯合武漢一些高校及科研單位,成立股份有限公司,研發電動汽車並進行產業化。*近,我國電動車核心技術取得突破,鋰電池已進入小批量生產,並已投入實際應用中。
  電動汽車三大係統(電力驅動子係統、主能源子係統和輔助控製子係統)對汽車繼電器必然提出新的功能要求。
3、 功率繼電器
  功率繼電器廣泛用於需要在*小空間內使用可靠的地方,如通信、醫療、汽車、精密機械和**設備、數據設備、測量設備、辦公自動化設備,音頻設備、家用電器等。據FROST AND SULLIVAN 報道,PCB安裝功率繼電器市場份額增加潛力*大,2006年收入將達2.53億美元。
  功率繼電器向大功率、小型化發展,有與接觸器相融合之勢。技術關鍵是滅弧散熱及耐電弧觸點材料和 、耐高溫度塑料骨架材料。
4、 **密封高可靠繼電器
  **繼電器約占繼電器總量的5%左右。當前拍合式TO-5繼電器(φ7.0×7.1mm,2.3g重;8.5×8.5×7.0mm)與銜鐵平衡旋轉式的1/2晶體罩(20×20×10mm)已成為超小型**繼電器主流產品。小型功率繼電器以平衡力式繼電器為代表(4 PDT, 20×20×16mm),觸點負載10-25A。
  **繼電器的關鍵新技術包括:高頻(每秒150點)激光封焊技術、精密激光焊接和調整技術、無氟清洗技術(如激光清洗、超純水-空氣混合動態清洗技術)泄露率≯10-4Pa·cm2/S的高強度玻璃絕緣於繞結技術、恒流程控電鍍及摻微細金剛砂(<10納米)的鍍硬金技術及純度自動監控的充保護氣體技術等。
  SPEEDLINE公司已推出選擇性激光焊接係統DLS,采用二極管激光器,能夠以每秒3cm的速度焊出高質量的焊點,不僅重複性好,而且焊點一致,可以減少勞動、縮短焊接時間提高質量。
5、 固態繼電器(SSR)
  固態繼電器是近幾年增長*快的繼電器,在整個繼電器中的比重約為8%。隨著電子技術、光電技術的進步,SSR性能不斷提高:導通電阻降至1mΩ以下;斷路漏電流11μA以下;開關時間降至10S以下;負載能力直流達1000A;實現多組轉換。
  克萊電子(CLARELNE)提供的4腳微型固態繼電器,其長×寬為3.71×6.1mm,厚度隻有2.18mm,麵積僅為普通繼電器的六分之一。額定電壓達350V,隔離電壓1500VRMS,*大開關負載電流為120MA。其工作溫度範圍-40—+85℃。
  SSR產品目前重點是開發低價位、高可靠、小型化家電用SSR、汽車用SSR、大功率SSR、智能化SSR、抗核輻射加固SSR及特種SSR,如溫度SSR、磁感應SSR等。
6、 微機電繼電器
  *近,國外已利用機電係統(MEMS)技術開發出世界上*小的微型機電繼電器1.5×1.0×0.6mm。其觸點負荷0.3A,觸點開斷絕緣電阻大於1013Ω,動作電壓5V,可滿足長途通信和數據通信以及要求體積小,精度高的電子裝置的要求,本世紀發展前景極大。
7、 強化工藝和材料研究
  繼電器開發和研究的趨勢是轉向微小型化及大容量繼電器。這類繼電器開發成功的關鍵是能否在原材料和工藝上有所突破。因而,開展工藝技術研究、研發新材料乃是繼電器技術發展的重點之一。如日本有繼電器專用的觸點材料、磁性材料等,品種不斷增加;美國市場上有工程塑料2萬多種供選用。另外要大力推進基礎技術、共性技術和生產技術、自動化綜合測試技術研究等。這包括關鍵通用設備和繼電器行業專用工藝裝備的研究。
  繼電器工藝技術發展趨勢,總體來講,常態生產備件下傳統工藝逐漸被改造,極端條件(超高速、超高能量、超精細等)下的新興工藝技術迅速發展。產品的製造目標,在逐步轉向既要高效、低耗、上等,又要能快速更換品種的新高度。繼電器工藝技術發展有以下趨勢:

A、機加工件日趨減少,注塑件增加,加工精度要求越來越高,難度不斷增大。
B、從單純提高生產效益轉向保證零件互換性為目的,以適應高效自動化裝配的需要。
C、衝壓件、塑料件以單機自動化為主。
D、確定以敏捷製造為目的的柔性製造數控機床的主導地位。
F、重視清潔工藝的應用研究。
  縱觀國際社會和全球信息化進程,我們不難看出:誰掌握了先進的電子工藝製造技術和擁有流的電子工藝設備,誰就能生產出高水平的電子元器件,誰就能占有市場,誰也就能在競爭中立於不敗之地。這正是日本、美國、德國等發達國家主宰國際繼電器市場的強大武器。他們都是以世界**的自動化水平實現規模生產而占領市場。係統化、集成化、智能化、敏捷化、綠色化是電子工藝裝備發展的方向。如近年來,國外中小型注塑機的技術發展非常迅速,就其工藝參數而言,塑料化能力、注射速度、啟閉模速度、注射力都有很大提高。其注射壓力已達451MPa(4600KGF/CM)、模腔壓力可達98Mpa(1000KGF/CM),使注塑製品的收縮率幾乎為零,可注塑0.1-0.2mm厚的薄件製品。精密成型生產製品尺寸精度範圍在0.1-0.001mm,超精密成型為0.001-0.0001mm.
  在產品裝配上,從提高產品裝配工裝夾具精度入手,提高產品裝配精度,從而達到提高產品質量一致性和合格率之目的。
8、 加速與產品開發和技術發展。如設計技術、失效分析技術、可靠性評價技術、仿真係統技術和各種專家係統。
  目前影響新產品開發和進入市場的主要因素有:A、現有市場產品開發成本的回收;B、產品開發周期的長短;C、產品的價格定位,即產品的價格可帶動的市場需求能否與生產的規模相適應。
  為*大限度地縮短產品開發周期,降低產品的循環生產成本,產品開發戰略已在“為製造與組裝的設計“(DFMA)”的基礎上考慮到設計能力的並發處理,以達*大限度地優化產品測試、環境性能、產品可靠性、製品返工、使用壽命等成本的目的。有人預言,產品開發和工藝人員將從傳統的“單一技術”背景向多學科“超級工程師”方向發展,即是精通所有影響新產品成功的技術和管理方麵的知識的**人才。這一點在民營和私營繼電器廠家的要求中顯得較為突出。
  經驗證明:80%的產品成本在產品設計工作進行到20%時就已經確定了。應采用“成本效益”和“風險/回報”分析方法對統計學分析決策進行輔助分析,以減少新品開發的風險和損失。設計的產品必須是真正對客戶具有附加價值的,而不能僅僅依據某些判斷。“自上而下”的任務確定和落實資源保證(分配)是確定推出時間的基礎。

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