일본, 높은 신뢰성과 고품질로 연결하는 커넥터 동향

- 강도 증가나 오삽입 방지 기능 탑재 / 단자의 접촉 신뢰성 향상 / FPC?FFC를 위한 오삽입을 방지 / GI-POF(Graded-Index Polymer Optical Fiber)용 대용량?고속 / 절단 공구도 제작 / 휴대 단말 전용 수요 호조 / 시장, 플러스 성장 계속 -

전자기기나 배선 사이를 간단하면서 안전하게 연결하는 부품 커넥터는 전기?전자기기에는 반드시 필요하다. 스마트폰이나 태블릿 단말(휴대형 정보단말기), 디지털카메라라는 소형 전자기기로부터 전기 자동차(EV), 태양광 발전 시스템 등의 대형 장치에 이르기까지 커넥터를 이용하여 연결하는 범위는 계속 넓어지고 있다.

전기?전자 제품의 소형?박형?고기능화가 진행되고 있다. 2014년 발표된 스마트폰으로 가장 얇은 두께는 5밀리미터 이하였다. 태블릿 단말도 두께 6 밀리미터의 제품이 발표되고 있다. 이러한 휴대용 정보통신기기에서는 터치 패널, 조작 스위치, 액정 모듈, 카메라 모듈, SIM 카드(계약자 정보 기록 카드)나 기록용 미디어로서 이용되는 SD 카드 등을 연결하기 위하여 각종 커넥터가 이용되고 있다. 기기의 소형?박형틀?경량화에 따라 부품을 실장할 수 있는 공간은 축소하고 있다. 이를 위해 내장 부품의 커넥터에도 동일한 진화가 요구되고 있다.

내부 실장에 이용되는 플렉시블 프린트 배선판(FPC)이나 플렉시블 플랫 케이블(FFC) 기판용 커넥터의 커넥터에서는 소형?협(狹) 피치(pitch)?다핀화 등에 의하여 기판 점유 면적을 줄이는 대처가 진행되고 있다.

또한 SIM 카드나 SD 카드로 이용되는 커넥터 중에서도 계약자 정보 등을 기록한 접촉형 IC 카드로 단말에 꽂아 이용하는 SIM 카드의 소형?박형화의 스피드는 빠르다. 카드용 커넥터 개발 스피드도 가속화되고 있다. 카드용 커넥터에서는 생산 공정 삭감이나 부품 점수 삭감, 공간 절약화, 또한 사용자가 잘못된 사용법에 의한 파손을 방지하거나 진동이나 낙하 충격의 내성이나 단자의 접촉 신뢰성을 갖게 하는 제품도 등장하고 있다.

FPC나 FFC 전용 커넥터에서는 소형?박형화가 진행된 것으로 잘못된 작업에 의한 파손이 눈에 띄게 늘어나고 있다고 한다. 2014년 10월에 개최된 CEATEC JAPAN 2014에는 이러한 문제점을 피하는 FPC?FFC용 커넥터가 전시되었다.

이 커넥터는 비스듬하게 삽입하거나 얕게 삽입하는 것에 의한 접점 오차를 막도록 설계하면서 액추에이터(고정구) 측에서 잠그는 것으로 무리하게 당겨도 접촉 단자의 변형이나 고정부의 파손을 일어나기 어렵게 하고 있다. 기기의 조립 공정에 있어서의 문제점을 방지할 수 있기 때문에 생산의 효율화를 기대할 수 있다.

또한 카드용 커넥터에서는 기기의 공간 절약화에 공헌하는 제품이 등장하고 있다. 지금까지 스마트폰이나 태블릿 단말에서는 기록용 외부 메모리로서 이용하는 마이크로 SD 카드와 통신에 이용하는 마이크로 SIM 카드의 두 종류를 따로따로 설치한 소켓에 삽입하고 있었다. 그러나 두 종류의 소켓 설치는 소형화나 박형화하는데 있어서 하나의 장벽이 되고 있었다.

최근 등장한 카드용 커넥터 제품은 마이크로 SD 카드와 마이크로 SIM 카드를 중첩하여 같은 방향으로 삽입할 수 있다. 이것에 의해 소켓을 1개소로 할 수 있기 때문에 기기를 소형?박형화하는 것이 가능하게 된다. 또한 카드 극성 기능을 탑재하는 것으로 사용자의 카드 오삽입을 방지하는 것 외에 카드 단자의 손상을 방지하는 설계도 하고 있다.

의료?산업 기기의 고기능화에 맞추어 커넥터의 수요가 상승세로 옮겨가고 있다. 이것에 따라 커넥터 메이커 각사는 생산 라인의 증강을 진행시키고 있다. 또한 의료?산업 기기 분야 전용의 커넥터 신제품 개발도 활발하게 되고 있다. 그 하나가 그레이 데드 인덱스형 폴리머 광섬유(GI-POF, Graded-Index Polymer Optical Fiber)용 커넥터이다.

의료 현장에서는 쌍방향 통신이 필요하다. 리얼타임에 하이비전 전송을 실시하기 위해서는 대용량 데이터를 고속으로 송수신해야 한다. 이를 위해 유효한 것이 광 섬유를 이용한 통신이다.

의료 현장에서는 자기 공명 단층 촬영 장치(MRI) 등 자장을 발생하는 기기를 사용하고 있기 때문에 전자 노이즈의 영향을 받기 쉽지만 광 섬유는 전자 노이즈의 영향은 없다. 그러나 소재가 석영의 광 섬유 케이블로 의료기기에 연결할 때 유리 파편이 비산될 가능성도 있어 안전성이 과제가 되고 있었다.

GI-POF는 수지제품으로 구부러지기 쉽게 시공하기 쉬운 것이 특징으로 수지제품의 GI-POF 광섬유이면 접혀 파손하는 위험이 적어 안전성이 높다.

GI-POF 광 섬유를 사용한 통신의 전송 속도는 GI 석영 광 섬유와 동등한 매초 약 10기가비트로 4 K?8 K 슈퍼 하이비전으로 촬영한 고정밀 수술 영상을 대학의 의학부 전용으로 리얼타임 전달할 수 있고 원격 진단에도 이용하는 것이 가능하다.

게이오(Keio, 慶?) 대학 이공학부 연구팀은 커넥터 메이커와 이 GI-POF 광 섬유용 커넥터를 공동 개발하였다. 아울러 절단 공구도 제작하고 있다. 기존 석영 광 섬유를 커넥터에 조립하는 경우 고정한 후 광 섬유의 단면을 연마할 필요가 있었다. 그러나 이 공구를 이용하면 섬유의 길이를 조정하고 나서 커넥터에 조립하기 위한 시간을 기존 10분의 1 이하인 1분 이내에 단축할 수 있다고 한다.

GI-POF 광 섬유는 커넥터끼리의 결합이나 광 섬유와 광소자의 접속에 대해 고정밀 부품이나 고도의 축 맞댐도 불필요하다고 한다. 커넥터의 부품 점수를 기존 제품의 10점 정도로부터 몇 점으로 줄일 수 있다고 한다. 조립 비용을 줄일 뿐만 아니라 조립 작업의 스피드업도 가능하다.

커넥터에 의해서 접속되는 케이블의 종류, 기판 굵기나 개수, 크기, 형상, 또 사용 환경이나 사용 목적마다 많은 종류가 존재한다. 접속 조합에서는 ′전선과 전선′, ′전선과 회로 기판′, ′전선과 전기 부품′, ′회로 기판과 회로 기판′ 등 네 가지로 크게 나눌 수 있다.

또한 일본 경제산업성 생산 동태 통계에서는 커넥터를 통신용 동축 케이블 등의 접속에 이용하는 ′동축(同軸) 커넥터′, 기기 내의 기판과 기판, 기판과 전선 등의 접속에 이용하는 ′프린트 기판용 커넥터′, 광 섬유를 이용한 고속 통신 네트워크로 이용되는 ′광 커넥터′, 서보나 센서, 액추에이터 등 공장 자동화(FA) 기기의 접속에 이용되는 것이 많은 ′환형(丸形) 커넥터′, 산업 기계로부터 PC에 이르기까지 폭넓은 용도로 이용되는 ′각형(角形) 커넥터′와 ′그 외의 커넥터′로 분류하고 있다. 커넥터 중에서도 가장 시장 규모가 큰 것은 프린트 기판용 커넥터라고 한다. 2014년 8월 생산액을 예로 하면 커넥터 전체의 생산액수는 352억 엔(약 3,520억 원)으로 그 중 프린트 기판용은 228억 엔(약 2,280억 원)으로 전체 약 65%를 차지하고 있다.

일본 전자 정보기술 산업 협회(JEITA)가 2014년 10월 발표한 일본 메이커에 의한 2014년 8월 전자 부품 세계 출하액은 2013년 8월 대비 5.0% 증가한 3,098억 엔(약 3조 98억)으로, 그 중에서 커넥터는 2013년 8월과 동일한의 454억 엔(약 4,540억 원)이었다. 2014년도 커넥터 시장은 호조로 2014년 4월부터 7월까지는 연속으로 플러스 성장하면서 4월부터 8월까지의 누계에서는 2,291억 엔(약 2조 2,910억 원)으로 2013년 대비 5% 증가하였다. 호조가 계속되는 커넥터 시장을 견인하고 있는 것은 스마트폰이나 자동차 전용 커넥터의 수요 증가라고 한다.

이러한 커넥터 시장동향의 영향을 크게 받는 것이 신동품(伸銅品) 시장이다. 인청동(燐靑銅)이나 고강도 합금은 도전율이 높고 용수철성이 좋으면서 내피로성이 뛰어나기 때문에 동판은 휴대전화, 박형 TV, 디지털카메라 등 디지털 가전에 사용하는 커넥터의 소재가 되고 있다.

휴대전화 중에서 스마트폰 비율은 높아지고 있어 과반수를 차지하고 있다. 2013년도는 상반기부터 세계적인 스마트폰 수요 증가가 있어 청동의 수요는 안정적으로 추이되고 있고 2014년도에 들어가서도 신동품의 수요도 호조다. 신동품의 업계 단체인 일본 신동 협회가 정리한 2014년 7월 신동품 생산은 2014년 7월 대비 1.2% 증가한 7만 620톤으로 13개월 연속 플러스가 되고 있다. 또한 신동 협회는 2014년도 신동품 수요 개정 전망과 2018년도까지의 중기 수요 전망을 책정하여 2014년 9월에 발표하였다.

동판의 중기 수요에서는 전기?전자기기 등 민생용 단자?커넥터에 관해서 PC 전용은 감소하지만 스마트폰이나 태블릿 단말 전용 커넥터 등에서의 채용도 진행될 것으로 예상되어 수요증가가 간파하고 있다.

청동판은 스마트폰을 중심으로 한 휴대전화, 박형 TV, 디지털카메라, 비디오카메라 등에 사용되는 커넥터의 재료이다. 스마트폰이 휴대전화에 차지하는 비율은 계속 증가하고 있어 신동 협회에서는 스마트폰 시장의 동향이 커넥터나 커넥터 재료의 청동판 시장에게 주는 영향은 크다고 분석하고 2014년도에도 순조로운 수요가 있을 것으로 예상하고 있다.

또한 중기 수요 전망에서는 스마트폰에 이어 전자기기류의 보급 동향과 탑재되는 커넥터를 비롯한 전자 부품의 동향으로 수요가 영향을 주는 경향은 향후에도 계속될 것으로 전망되고 있다.

한편 자동차용이나 민생용 전자기기의 단자?커넥터에 이용되는 황동판의 수요에 관해서는 2026년도 상반기는 호조에 추이한 것 같다. 2015년 4월에 실시가 예정되어 있는 경자동차 증세를 배경으로 한 갑작스런 수요가 있을 것이라고 분석함에 따라 자동차용 커넥터에 이용되는 황동판의 향후 수요 증가가 전망되고 있다고 한다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 일본, 높은 신뢰성과 고품질로 연결하는 커넥터 동향