| 2012-08-27 |
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机遇与运气的传奇 - 机器视觉与电子连接器的联姻历史 |
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机遇与运气的传奇
机器视觉与电子连接器的联姻历史
作者：陈恭统 文章来源：智机科技（深圳）有限公司
小小的电子连接器目前在各制造业的应用如此广泛，其产量之大、精度之高对检测提出了严苛的要求。然而，相对电子连接器的制造历史，机器视觉与之同行的岁月并不算长。究竟是怎么样的一种遇见，令机器视觉与电子连接器从此牵手呢？
提及连接器(Connector)一词，很多人就会想起鸿海、Molex、Amp(1999年后并入Tyco)这些连接器品牌或者联想到计算器、电话、手 机等电子产品后那一堆线接头。其实，计算器、电话、手机等都是近几十年社会发展的产物。事实上早在它们诞生之前，连接器便已经存在，现在我们仍在广泛使用 的电源插座和插头其实便是最早期连接器的一种。
100多年前，那时还没有塑料，人们一般使用陶瓷作为绝缘材料，至今在一些古老建筑物中还留有古老连接器的踪影，比如用棉布包着铜线的连接器，在外观上和 现在的连接器产品大不相同，然而作为连接器的功能却是一致的，即起到连接电流、电压让电路疏通的作用。随着19世纪末电报、电话的发明，小电流讯号用的连 接器和大电流用的电力连接器终于得以仔细划分。目前，连接器的应用已经十分广泛，电视机、摄像机、收音机、汽车、 摩托车、飞机、航天飞船、轮船、坦克等等通通要用到连接器。就像一般电器分类一样，连接器也根据用途被分为商用(民用)、军用、航空等不同的种类，不同规 格间的差异就在于用途端的条件不同。例如军用对抗震、抗恶劣气候等要求严格，航空用则还要增加急速冷却、急速増温等耐温性测试。
本文将主要就商用计算器和手机等微电子产品使用的电子连接器以及机器视觉在电子连接器制造业中的应用及发展历史作简要说明。
机器视觉在连接器产品中的用途说明
连接器既然是连接两端讯号的通路，最重要的当然是接触阻抗要低，接触要确实(不能松脱)，因此，一般在连接器规格说明上都会注明以下几点：
首先，最大接触阻抗，20mili欧母（OHM）以下。以我们常用的电源插头和插座为例，「20mili欧母以下」就是指小于20毫欧母，但这么小的电 阻又如何测量呢？一般万用电表只能量到1欧母，小于1欧母则要用惠斯登电桥量法(Wheatstone，Bridge)，但这在大量生产的要求下是不现实 的，因此只能如下图，直接使用CCD，采取端子尺寸决定接触抗阻的一种方法。
其次，最小插拔力是××公克以上。连接器要连接两端电路的导通状况，同时插拔力要保证达到一定公克以上，如下图所示，在大量生产要求下当然也无法保证每一支针都做插拔力测试，只能做尺寸良测以取代插拔力测试，如下公产品图，和母端产品图标。
第三、如果针是SMD TYPE，还要增加0.1mm以下的平面度。连接器针脚如果是贴片状态（SMD TYPE），必须量测出所有针脚的共平面要在0.1mm以内，否则焊锡会不良。
以上三个基本条件，也就全面反映了连接器必须使用机器视觉自动检测的充分理由。
连接器在主板上的用途说明
下图是旧型的主板，主板上最基本有下列连接器：
1、CPU连接器：Intel是Socket775，Amd是Socket940；
2、AGP连接器：目前新主板都变成PCI-E插槽；
3、PCI连接器：是连接适配卡的连接器；
4、DDR连接器：是连接到内存条(D-RAM)的连接器；
5、IDE或SATA连接器：是连接到硬盘机的连接器，新款是SATA，旧款是IDE连接器；
6、USB连接器：连接到USB的外埠接口，例如照相机、打印机等；
7、DVI连接器：连接到LCD屏幕，旧款式是AGP接口连接器；
8、D-SUB25 PIN连接器：连接到旧款的撞针打印机；
9、RS232连接器：不同计算器间通讯用连接器；
10、PS2连接器：接键盘用；
11、鼠标用连接器：它和PS2经常是上下两个在一起，用途是接鼠标；
12、冷却风扇连接器：接CPU上的冷却风扇用的连接器；
13、电源连接器：主板的电源连接器；
14、启动和指示灯连接器。
在这么多种连接器中，一般连接器厂家大多会选择自己专长的产品做，不会全包，虽然型录都有，但请别人代工比自己生产更合算。
连接器的内部结构和制程说明
连接器的构成零件有四种：
第一种是连接的铜片：一般是磷青铜(phosphorus copper)，有时是黄铜；
第二种是塑料绝缘壳：一般是工程塑料，PE、PP或高级工程塑料等；
第三种是不绣钢外壳：包在塑料绝缘体外面，往往多一个铁壳，材料是不绣钢；
第四种是锡球：目前只在478、775、940等CPU SOCKET连接器上才有这种材料，用来连接主板。
连接器制程主要有两种制造方法：
首先是Insert Mold。也就是说端子打出来后，和塑料模具一起射出成形，目前的计算器电源线插头都是这个方法做出来的，原因是插拔力很大，不易松脱。尤其小pitch的连接器通常也是这种制程。
其次是Assemble Parts。也就是冲压件和塑料分别射出，然后使用自动机或是手工组合起来。这种方法因为分开生产，所以速度快、价格低，但是插拔力比不上Insert Mold方法，所以这种方法特别要用ccd检查制程的良品不良品。
连接器用途和市场说明
我们虽然天天接触计算器，但是连接器最大的市场在2005年时仍是汽车业，其次才是计算器连接器，如下图：
那么，这些不起眼的连接器又值多少钱呢?如下图，2005年为例：
连接器未来使用趋势说明
由于轻薄短小是电子连接器产品无法阻挡的发展趋势，在台式计算器渐渐趋于饱和的情况下，笔记型计算器和手机都还有很大成长空间。但是，不论笔记型计算器或 手机，都是愈做愈薄、愈做愈小的，由此，其所使用的连接器也被迫愈做愈小、针和针之间的间隔愈来愈密。以台式计算器为例，针的pitch已经只有 2.54mm或是1.27mm两种，在笔记型计算器连接器上，针的pitch则已经到达0.5mm，手机就更小了，pitch只有0.4mm，针高度 0.8mm。目前最热门的苹果计算器（I-Phone）所用的板对板(Board，to，Board)连接器就是0.4mm间隔，高度只有0.8mm.， 这种连接器吹口气就可以飞出很远，可见其小和薄。
正因为产品愈做愈小，因此插拔力、共平面度都是必须面对的问题，也因此，未来对于机器视觉手段的依赖定会有增无减。
上图是典型的手机板对板连接器(board to board)，尺寸大小只有5.5mm x 3.3mm，却有12针要连接，比人的指甲还要小一半以上。
上图是交换机里用的标准连接器，也是板对板的连接器。但是不论形状、体积和上图手机的板对板连接器差异都很大。这个机器视觉也是检测接触端的开口尺寸，以这张图来看是开口太小，插拔力会太大。
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