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继电器及其技术发展态势

(发布日期：2005-4-13 15:12:15) 浏览人数：141

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一、继电器发展方向与动态
　　未来几年继电器发展总的趋势是瞄准世界先进水平和融入发展大趋势，向微小型化、片式化、高灵敏化、固态化、组合化、多功能化等方面发展，提高产品的高环境性、质量一致性和高可靠性。
1、以继电器产品升级换代、满足提高电子整机本地化率和扩大出口为目标，加强片式化、微小型化、多功能化的新型继电器的开发，以适应新一代数字技术产品发展的需要。微小型化、片式化，一是向二维、三维尺寸只有几毫米的微型继电器发展。如西门子机电元件部生产的MICRO K汽车继电器与其他功率可比较的汽车继电器相比，体积减少了60%，安装高度9.9mm，轨迹仅为12×12.9mm。其尺寸微小，但性能很高，可处理极限达30A的直流，且功率仅为570mw。可适用各类汽车应用；二是向表面贴装化发展（耐焊接热260℃、5-10S，低高度达4.2mm）。
2、跟随光纤通信这一信息传输主动脉的技术发展。光纤继电器得到迅速的发展，传统的机电继电器将向新型的机电光继电器发展。
3、高可靠、高环境要求微小型通用电磁继电器和大功率电磁继电器与固态继电器，组合化、多功能化、模块化继电器相辅相成，在各自应用领域以市场为导向而发展。使行业形成不同原理、不同性能、结构和用途的多元化产品向专业化竞相发展的格局。
4、不断缩小外形尺寸，不断进行结构和材料**，是不断提高继电器技术、性能和性能价格比的动力源泉，也是当前继电器发展的一个重要方向。
5、由单一开关功能的传统继电器向组合式继电器发展，这不仅是一种概念上的突破，同时也是继电器技术发展的必然结果。组合式继电器更能从整机系统角度出发，实现更高性能的系统指标。
智能功率模块（IPM）是集微电子技术、电力电子技术和控制技术于一体的高科技产品，是新型功率器件，它将IBGT芯片、*优化栅极驱动电路、控制电路和过流、过压、短路、过热、欠压锁定等保护电路装在一块模块内。IPM实际上是一种功能拓展的模块化、智能化的SSR。
6、技术的进步和整机更新换代的加快，使得电子元器件的使用寿命正在不断地缩短。继电器生产厂家要想维持或增加其市场份额，就发必须不断地有新产品或用高新适用技术改造传统产品替代技术落后的产品。
7、随着电子产品多功能化和技术水平的发展，其“身价”自然提高，电路保护继电器的发展前景看好。如Ic芯片的功能（集成度）越来越强；现代豪华汽车中装备的电子设备越来越多，且工作条件恶劣等都需要过流和过压保护继电器。特别是我国加入WTO后，人们的法律意识增强，为避免事故，保障客户人身**，生产厂家在自己的电子产品中越来越多地采用保护元器件。
8、微电子继电器（MER），也称MOS继电器或第三代固体继电器，为全芯片结构，其发展方向是采用微型双列直插式或表面安装式塑封或陶封结构以实现多路化。
9、开发家用低成本SSR及智能化SSR是一个发展方向。克莱电子（CP Clare Corp）*新推出保安系统专用的OPTOMOS固态继电器CPC1008NB、CPC1016N。4引脚SOP封装，体积比传统继电器小86%，开关动作非常灵敏。

二、产品技术重点发展领域
1、低电平信号继电器
　　低电平信号继电器通常是指*大触点开闭电流小于2A的通信继电器。主要用于通信、网络产品、计算机等信息产品。该类继电器采用永磁设计以获得较小体积及较低的功耗，采用DIP封装以适应自动插装及SMT。
　　通信继电器由于其高的绝缘输入输出阻抗比、小的功耗（一般只有0.15W,*大0.2W）、低的价格（对每门交换机成本已从100多美元下降到20美元，特有竞争）等优点，在本世纪一、二十年内不会改变。我国大陆能生产第三代通信继电器的厂家仅有三家（北京松下控制装置有限公司、上海欧姆龙控制电器有限公司和高见泽（常州）电子有限公司），几乎100%为自动化生产。采用了现代技术和微焊接技术、��线绕制技术、组合塑压成形技术、激光封焊技术、接点跟踪（超行程）调整技术，小端子打偏技术、去磁充磁技术、气密性塑封技术及多参数特征综合测试技术等。目前国内很多大厂已具务研发或者借助国外厂商力量，研民第三代及至第四代通信继电器的能力，周边配套协作厂家也已具规模。
2、汽车继电器
　　汽车继电器约占全球继电器市场总额的18%。其一个重要发展方向是将传统的开关继电器与微电子技术、计算机技术和信息技术相结合，扩展成具有故障诊断、报警和模糊控制功能的一个多功能组合式继电器。

　　另外，由于轿车向经济化和低排气量发展，并要求驾驶舒适性、**性的提高，导致对电能的更大需求，加之有X形电线系统的车，法律规定必须有至少两个独立的能量补给系统，42V电气系统已被确认。这是汽车继电器结构调整的一个方向。汽车固态电子功能部件产品的问世，是汽车继电器结构调整的又一个新动向。电动汽车的推广是世界汽车工业史上的一个**，它是从根本上解决汽车对环境污染的*有效方式，是改变汽车对有限石油资源消耗的*有效方式，世界各大汽车公司都在加速研发。美国布什将计划的主攻方向确定为燃料电池车的研发；日本计划2010年5万辆燃料电池车上路。
　　我国上海汽车工业公司与同济大家、一些研究机构及投资公司联合成立专门研究燃料电池动力系统公司；一汽集团、东风汽车公司也与高校结合牵头参与混合动力汽车的研究；东风公司联合武汉一些高校及科研单位，成立股份有限公司，研发电动汽车并进行产业化。*近，我国电动车核心技术取得突破，锂电池已进入小批量生产，并已投入实际应用中。
　　电动汽车三大系统（电力驱动子系统、主能源子系统和辅助控制子系统）对汽车继电器必然提出新的功能要求。
3、功率继电器
　　功率继电器广泛用于需要在*小空间内使用可靠的地方，如通信、医疗、汽车、精密机械和**设备、数据设备、测量设备、办公自动化设备，音频设备、家用电器等。据FROST AND SULLIVAN 报道，PCB安装功率继电器市场份额增加潜力*大，2006年收入将达2.53亿美元。
　　功率继电器向大功率、小型化发展，有与接触器相融合之势。技术关键是灭弧散热及耐电弧触点材料和、耐高温度塑料骨架材料。
4、 **密封高可靠继电器
　　**继电器约占继电器总量的5%左右。当前拍合式TO-5继电器（φ7.0×7.1mm,2.3g重；8.5×8.5×7.0mm)与衔铁平衡旋转式的1/2晶体罩（20×20×10mm)已成为超小型**继电器主流产品。小型功率继电器以平衡力式继电器为代表（4 PDT， 20×20×16mm），触点负载10-25A。
　　**继电器的关键新技术包括：高频（每秒150点）激光封焊技术、精密激光焊接和调整技术、无氟清洗技术（如激光清洗、超纯水-空气混合动态清洗技术）泄露率≯10-4Pa·cm2/S的高强度玻璃绝缘于绕结技术、恒流程控电镀及掺微细金刚砂（＜10纳米）的镀硬金技术及纯度自动监控的充保护气体技术等。
　　SPEEDLINE公司已推出选择性激光焊接系统DLS，采用二极管激光器，能够以每秒3cm的速度焊出高质量的焊点，不仅重复性好，而且焊点一致，可以减少劳动、缩短焊接时间提高质量。
5、固态继电器（SSR）
　　固态继电器是近几年增长*快的继电器，在整个继电器中的比重约为8%。随着电子技术、光电技术的进步，SSR性能不断提高：导通电阻降至1mΩ以下；断路漏电流11μA以下；开关时间降至10S以下；负载能力直流达1000A；实现多组转换。
　　克莱电子（CLARELNE）提供的4脚微型固态继电器，其长×宽为3.71×6.1mm，厚度只有2.18mm，面积仅为普通继电器的六分之一。额定电压达350V，隔离电压1500VRMS，*大开关负载电流为120MA。其工作温度范围-40—+85℃。
　　SSR产品目前重点是开发低价位、高可靠、小型化家电用SSR、汽车用SSR、大功率SSR、智能化SSR、抗核辐射加固SSR及特种SSR，如温度SSR、磁感应SSR等。
6、微机电继电器
　　*近，国外已利用机电系统（MEMS）技术开发出世界上*小的微型机电继电器1.5×1.0×0.6mm。其触点负荷0.3A，触点开断绝缘电阻大于1013Ω，动作电压5V，可满足长途通信和数据通信以及要求体积小，精度高的电子装置的要求，本世纪发展前景极大。
7、强化工艺和材料研究
　　继电器开发和研究的趋势是转向微小型化及大容量继电器。这类继电器开发成功的关键是能否在原材料和工艺上有所突破。因而，开展工艺技术研究、研发新材料乃是继电器技术发展的重点之一。如日本有继电器专用的触点材料、磁性材料等，品种不断增加；美国市场上有工程塑料2万多种供选用。另外要大力推进基础技术、共性技术和生产技术、自动化综合测试技术研究等。这包括关键通用设备和继电器行业专用工艺装备的研究。
　　继电器工艺技术发展趋势，总体来讲，常态生产备件下传统工艺逐渐被改造，极端条件（超高速、超高能量、超精细等）下的新兴工艺技术迅速发展。产品的制造目标，在逐步转向既要高效、低耗、上等，又要能快速更换品种的新高度。继电器工艺技术发展有以下趋势：

A、机加工件日趋减少，注塑件增加，加工精度要求越来越高，难度不断增大。
B、从单纯提高生产效益转向保证零件互换性为目的，以适应高效自动化装配的需要。
C、冲压件、塑料件以单机自动化为主。
D、确定以敏捷制造为目的的柔性制造数控机床的主导地位。
F、重视清洁工艺的应用研究。
　　纵观国际社会和全球信息化进程，我们不难看出：谁掌握了先进的电子工艺制造技术和拥有流的电子工艺设备，谁就能生产出高水平的电子元器件，谁就能占有市场，谁也就能在竞争中立于不败之地。这正是日本、美国、德国等发达国家主宰国际继电器市场的强大武器。他们都是以世界**的自动化水平实现规模生产而占领市场。系统化、集成化、智能化、敏捷化、绿色化是电子工艺装备发展的方向。如近年来，国外中小型注塑机的技术发展非常迅速，就其工艺参数而言，塑料化能力、注射速度、启闭模速度、注射力都有很大提高。其注射压力已达451MPa(4600KGF/CM)、模腔压力可达98Mpa(1000KGF/CM),使注塑制品的收缩率几乎为零，可注塑0.1-0.2mm厚的薄件制品。精密成型生产制品尺寸精度范围在0.1-0.001mm，超精密成型为0.001-0.0001mm.
　　在产品装配上，从提高产品装配工装夹具精度入手，提高产品装配精度，从而达到提高产品质量一致性和合格率之目的。
8、加速与产品开发和技术发展。如设计技术、失效分析技术、可靠性评价技术、仿真系统技术和各种专家系统。
　　目前影响新产品开发和进入市场的主要因素有：A、现有市场产品开发成本的回收；B、产品开发周期的长短；C、产品的价格定位，即产品的价格可带动的市场需求能否与生产的规模相适应。
　　为*大限度地缩短产品开发周期，降低产品的循环生产成本，产品开发战略已在“为制造与组装的设计“（DFMA）”的基础上考虑到设计能力的并发处理，以达*大限度地优化产品测试、环境性能、产品可靠性、制品返工、使用寿命等成本的目的。有人预言，产品开发和工艺人员将从传统的“单一技术”背景向多学科“超级工程师”方向发展，即是精通所有影响新产品成功的技术和管理方面的知识的**人才。这一点在民营和私营继电器厂家的要求中显得较为突出。
　　经验证明：80%的产品成本在产品设计工作进行到20%时就已经确定了。应采用“成本效益”和“风险/回报”分析方法对统计学分析决策进行辅助分析，以减少新品开发的风险和损失。设计的产品必须是真正对客户具有附加价值的，而不能仅仅依据某些判断。“自上而下”的任务确定和落实资源保证（分配）是确定推出时间的基础。

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