电子开关基础知识
开关是电接插元件中的一大类产品,是构成整机电路系统电气连接必不可少的基础元件之一,已成为我国信息产业基础元件中不可或缺的新颖门类产品。
开关的品种众多,设计者可以根据整机不同性能的要求来选择所需的产品。目前开关类已广泛应用于航空/航天、军事装备、通讯、计算机、汽车、工业自动化控制装备、家用电器等领域,成为先进制造业中的一个璀璨的亮点。
根据分析,2005年我国各种开关年需求总量超过88.27亿只,预计2006年将超过100亿只。近两年来国内配套、需求量最多的是轻触开关,其需求总量超过十几亿只,甚至更多。增长幅度{zd0}的是薄膜开关,增长超过{bfb}以上。而中国已经成为亚洲地区按钮式开关需求量{zd0}的国家。开关类中轻触开关、薄膜开关、按钮式开关、微动开关是2005年~2006年度最畅销的开关类产品。
主要品种
按钮开关(包括电源开关)
目前生产的按钮式开关已具有安全认证、标准成熟、无铅化、符合RoHS指令的特点,是普遍应用的机电元件系列产品。外型有方型、圆型以及小型、超小型、薄型等之分。常用电压有2V、6V、12V、24V、36V、110V、220V不等,常用电流有0.1A~30A。寿命达到1万~5万次以上。按力可以2~10N等。主要用作电路的通断。
我国按钮开关形成大批量生产使用的时间是在家电业,尤其是彩电业的发展时期。目前依然是接插元件中主要产品之一,适用于各类小家电、彩电、台式计算机、组合音响、DVD、办公设备、通信设备、电子乐器、医疗电子设备、数控机床、自动化控制设备等应用。
此类产品生产单位的分布面较广,主要集中在长江三角洲与珠江三角洲地区,各地区均能设计生产,但企业规模大多数为小型。这些企业同时还生产其他相关产品,如轻触开关、微动开关、钮子开关或管座、连接器等。现在模具制造、新产品研制、无铅化、环保电镀均能解决。通过ISO9001:2000质量管理体系认证的企业很多。有的企业产品开发周期很快,不到一个月就能批量供货。技术上也日趋成熟,产品价格极具市场竞争力。相当部分规格产品具有价格优势和高可靠性能,产品可以满足海内外客商的配套需求。出口产品可以满足RoHS指令要求。
2006年按钮开关市场继续看好,销量增长幅度在10%~15%之间,需求总量约达5~7亿件,可能超过10亿件,其中小型圆型按钮开关需求上升。因形状、用途不同,按钮开关的单价相差很大,便宜的每只一元不到,中档的从3、4元/只一直到几十元/只、xx次的需几百元/只,甚至更高。铜、钢、金、能耗等原材料提价之后对原有的产品单价有一定影响。现在上海、张家港、怀化、温州、深圳等是主要的生产供货地区。
波动开关
波动开关的应用范围与功能跟按钮开关比较接近,按钮外形有平面、V形、弧形(有称船形)等。规格有带灯的、无灯的。复位形式有单侧自复位、双侧自复位。位数有单刀、双刀、三定位等。寿命在1万~5万次不等。主要用作电源通断。目前这类生产单位主要集中在浙江、上海、广东一带,产品基本满足市场需求。
轻触开关(触摸式开关)
轻触开关是近十多年市场需求增长最快、应用面最广的一个产品。具有外型小、超薄、按力极小(最小N可达0.98)又轻的特点。类型有标准型、密封型、SMD型、防水型、摆杆型、长型、立式型、半圆阵列薄型等。接点镀银、镀金。安装形式主要有插入焊接式、嵌入插脚式、表面贴装等。尺寸有4.5×4.5mm、6×3.5mm、6×6mm、6.6×6.6mm、8×8mm、10×10mm、12×12mm等。优点是适合高密度表面贴装,有的焊接后可清洗,密封型可防尘,最适合恶劣环境选用,电路设计简单。产品寿命10万~1000万次不等。产品已成系列。
轻触开关现已成为中国需求量{zd0}的一个开关类别。便携式消费数码电子产品与仪器仪表是应用轻触开关最多的领域。比如一台彩电要用6只、一套组合音响要用20只左右。如今轻触开关应用范围还在不断扩大,主要领域在视频类电子产品、家电类、医疗电子产品、车载音响、便携式电子产品、自动化控制系统、检测测量仪器等。市场配套需求继续看好,而商家之间竞争越来越激烈,主要表现在生产专业化、自动化越来越强,产量已经越来越集中在少数几家有实力的、有规模的企业之中。加上价格一路下跌,利润空间越来越小,部分规模较小的企业有退出竞争的想法了。
目前青岛、深圳、苏州、乐清、上海等地区是主要的生产与供货地区,产品符合RoHS要求。轻触开关也是进出口量较多的产品之一。
薄膜开关
薄膜开关因技术和材料上的突破与升级,防水性、安全性、可靠性大大提高,产品成本不断下降。增长幅度年超过{bfb}以上,产品市场需求继续看好,因装配方便,应用领域不断拓展,已取代了不少开关。安装形式以线路板贴装为主,车载仪器仪表、数控机床、洗衣机、键盘、手机、检测仪器等是应用领域{zd0}的市场。
目前大多数企业是外资投资开发生产,主要集中在珠江三角洲和长三角地区,销售规模在二千万元到一亿元之间。国内的巨大需求使其进口量不断攀升,外资企业也不断增加投入和产能,有做多做大的趋势。
微动开关
微动开关的需求与通信业、消费类电子产品、电子设备、仪器仪表、汽车等发展是密不可分的。具有微小接点间隔、快动结构和在规定的行程和规定的力进行开关动作的接点结构,其外部有驱动杆。种类有小型、超小型、超级超小型、密封型、检测型、门/电源开关等。接点有镀银、镀金之分。动作力从0.05N~3.92N以上不等。传动杆有针状按钮型、摆杆型、叶片摆杆型、R形摆杆型、滚珠摆杆型、滚珠板簧型、板簧型、不锈钢提杆型、钩键型等。电气寿命在5万~200万次之间。是整机设备选择配套的重点产品之一。产品符合ROHS要求。目前微动开关是进口量较多的品种之一。
钮子开关
钮子开关的主要配套领域是电子控制装备、起重装备、重型机床装备、电力电子装备、交通运输车载、航天航空等。虽然部分产品被其他形式的开关替代,但依然还有市场,它是一个规格系列比较繁多的开关品种。外型可分为大型、中型、小型与超小型,接线端可分为直脚、弯脚、焊片式、快速连接等。钮柄可分为标准型、短锥型、锥型等。安装可分为水平安装、垂直安装、螺纹套管安装、卡口安装等。端接点有镀银、镀金,产品电流从1A~30A不等,寿命在1万~3万次不等。产品符合ROHS指令要求。
旋转开关
旋转开关具有超小型化,电路选择功能等优点,能满足用户特殊需求。这类产品市场容量虽在下降,但由于新产品的涌现和依然有一定的需求,因此市场继续看好。主要用于测量仪器、家用电器、无线电通信设备、各种A/V设备、控制电子信号设备等。发展趋势是体积越来越小(超小型)、越来越薄(便携式数字电子设备专用)、密封型、防水型等。位数有单刀至12刀,层数有一至六层之分,接触端子有镀银、镀金。寿命达一万次,少量产品需要进口。
国内主要开关生产企业
经过几十年的发展壮大,国内开关生产企业已经形成规模。石家庄850厂以军民用的指轮开关为主;宜宾市的799厂、上海卫讯电子有限公司(原上无九厂改制)以陶瓷旋转片式开关、密封式旋转片式开关和瓷部件为主;贵阳市128厂以微动开关和汽车开关为主;凯里市的851厂、上海开联电子有限公司(原上无九厂改制)以钮子开关、按钮开关、直键开关、旋转开关、微动开关为主;上海阳刚电子有限公司、上海永星电子有限公司以小型按钮开关、钮子开关、轻触开关为主。以这些具有代表性的企业为主体的开关业从产品研制、模具设计制造、产品生产加工、质量工艺控制都形成了自己完整的体系,有不少产品具有自主知识产权,通过多种认证机构的认证,企业的产品在激烈的市场竞争中占有一定的比重,也使我国成为品种齐全、规格系列繁多的主要开关生产国家之一。
开关行业需要面对的几个问题
开关类产品要提高质量、实现规模生产需要解决的问题是模具制造、零件材料选择因素以及符合RoHS指令。目前国内企业设计没有多大困难,可以应用CAD/CAM等手段。但在模具制造、零件材料选择、采用上遇到了关键问题,一是模具钢选用将直接影响到模具使用寿命、制造工艺过程难易、模具费用分摊程度。模具钢分类的基本性能、工艺性能、冶金质量都会影响到开关部件的高质量、高精度、高效率、高速度、低成本。我国模具钢种类的不足,影响了企业的选用,导致使用寿命不高,产品精度下降,成本无法降低。另外是零件材料选择,现在环保指令实施对企业提出了更高要求,选择无铅化、适合ROHS指令的材料就是硬指标了。如何降低成本、提高管理水平都是国内企业需要面对的。
还有一个问题,那就是技术创新将是{zj2}优势。面对激烈的市场竞争,国内开关生产企业面临的竞争压力主要是来自于自身研发投入的不足。美国一项调查表明,90%的欧美跨国公司都已经把创新融入了他们的企业战略,80%都建立了全公司的研发中心,大多数企业至少把利润的10%投入到了研发当中,有55%的创新来自于与大学、研究机构和其他企业的合作交流。而大部分中国企业特别是接插件专业生产企业的研发投入很少,很多中小企业甚至没有研发。有资料显示,中国企业的发明专利只有日本和美国的1/30。许多企业的核心技术和装备基本依赖国外进口。韩国引进设备投入一亿美元便会投入五亿美元进行消化创新。我国每年上万亿的设备投资中,60%以上是引进的。不加强消化创新,在技术开发上必然受制于人。
与此同时,洋品牌的渗透力逐渐增强,市场占有率不断上升。目前不少国外企业已经将零部件加工逐渐转移到国内,成立了技术研发中心,形成了继续扩张态势。如今,中国加工制造业的所谓比较优势正日益被进入中国的国外企业以及周边国家、拉美国家所模仿,单纯依靠劳动力成本、原材料成本等资源成本比较优势已经无法为国内开关生产企业赢得未来。