| 2012-08-27 |
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機遇與運氣的傳奇 - 機器視覺與電子連接器的聯姻歷史 |
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機遇與運氣的傳奇
機器視覺與電子連接器的聯姻歷史
作者：陳恭統 文章來源：智機科技（深圳）有限公司
小小的電子連接器目前在各製造業的應用如此廣泛，其產量之大、精度之高對檢測提出了嚴苛的要求。然而，相對電子連接器的製造歷史，機器視覺與之同行的歲月並不算長。究竟是怎麼樣的一種遇見，令機器視覺與電子連接器從此牽手呢？
提及連接器(Connector)一詞，很多人就會想起鴻海、Molex、Amp(1999年後併入Tyco)這些連接器品牌或者聯想到計算機、電話、手 機等電子產品後那一堆線接頭。其實，計算機、電話、手機等都是近幾十年社會發展的產物。事實上早在它們誕生之前，連接器便已經存在，現在我們仍在廣泛使用 的電源插座和插頭其實便是最早期連接器的一種。
100多年前，那時還沒有塑料，人們一般使用陶瓷作為絕緣材料，至今在一些古老建築物中還留有古老連接器的蹤影，比如用棉布包著銅線的連接器，在外觀上和 現在的連接器產品大不相同，然而作為連接器的功能卻是一致的，即起到連接電流、電壓讓電路疏通的作用。隨著19世紀末電報、電話的發明，小電流訊號用的連 接器和大電流用的電力連接器終於得以仔細劃分。目前，連接器的應用已經十分廣泛，電視機、攝像機、收音機、汽車、 摩托車、飛機、航天飛船、輪船、坦克等等通通要用到連接器。就像一般電器分類一樣，連接器也根據用途被分為商用(民用)、軍用、航空等不同的種類，不同規 格間的差異就在於用途端的條件不同。例如軍用對抗震、抗惡劣氣候等要求嚴格，航空用則還要增加急速冷卻、急速増溫等耐溫性測試。
本文將主要就商用計算機和手機等微電子產品使用的電子連接器以及機器視覺在電子連接器製造業中的應用及發展歷史作簡要說明。
機器視覺在連接器產品中的用途說明
連接器既然是連接兩端訊號的通路，最重要的當然是接觸阻抗要低，接觸要確實(不能鬆脫)，因此，一般在連接器規格說明上都會註明以下幾點：
首先，最大接觸阻抗，20mili歐母（OHM）以下。以我們常用的電源插頭和插座為例，「20mili歐母以下」就是指小於20毫歐母，但這麼小的電 阻又如何測量呢？一般萬用電表只能量到1歐母，小於1歐母則要用惠斯登電橋量法(Wheatstone，Bridge)，但這在大量生產的要求下是不現實 的，因此只能如下圖，直接使用CCD，採取端子尺寸決定接觸抗阻的一種方法。
其次，最小插拔力是××公克以上。連接器要連接兩端電路的導通狀況，同時插拔力要保證達到一定公克以上，如下圖所示，在大量生產要求下當然也無法保證每一支針都做插拔力測試，只能做尺寸良測以取代插拔力測試，如下公產品圖，和母端產品圖標。
第三、如果針是SMD TYPE，還要增加0.1mm以下的平面度。連接器針腳如果是貼片狀態（SMD TYPE），必須量測出所有針腳的共平面要在0.1mm以內，否則焊錫會不良。
以上三個基本條件，也就全面反映了連接器必須使用機器視覺自動檢測的充分理由。
連接器在主板上的用途說明
下圖是舊型的主板，主板上最基本有下列連接器：
1、CPU連接器：Intel是Socket775，Amd是Socket940；
2、AGP連接器：目前新主板都變成PCI-E插槽；
3、PCI連接器：是連接適配卡的連接器；
4、DDR連接器：是連接到內存條(D-RAM)的連接器；
5、IDE或SATA連接器：是連接到硬盤機的連接器，新款是SATA，舊款是IDE連接器；
6、USB連接器：連接到USB的外埠接口，例如照相機、打印機等；
7、DVI連接器：連接到LCD屏幕，舊款式是AGP接口連接器；
8、D-SUB25 PIN連接器：連接到舊款的撞針打印機；
9、RS232連接器：不同計算機間通訊用連接器；
10、PS2連接器：接鍵盤用；
11、鼠標用連接器：它和PS2經常是上下兩個在一起，用途是接鼠標；
12、冷卻風扇連接器：接CPU上的冷卻風扇用的連接器；
13、電源連接器：主板的電源連接器；
14、啟動和指示燈連接器。
在這麼多種連接器中，一般連接器廠家大多會選擇自己專長的產品做，不會全包，雖然型錄都有，但請別人代工比自己生產更合算。
連接器的內部結構和製程說明
連接器的構成零件有四種：
第一種是連接的銅片：一般是磷青銅(phosphorus copper)，有時是黃銅；
第二種是塑料絕緣殼：一般是工程塑料，PE、PP或高級工程塑料等；
第三種是不繡鋼外殼：包在塑料絕緣體外面，往往多一個鐵殼，材料是不繡鋼；
第四種是錫球：目前只在478、775、940等CPU SOCKET連接器上才有這種材料，用來連接主板。
連接器製程主要有兩種製造方法：
首先是Insert Mold。也就是說端子打出來後，和塑料模具一起射出成形，目前的計算機電源線插頭都是這個方法做出來的，原因是插拔力很大，不易鬆脫。尤其小pitch的連接器通常也是這種製程。
其次是Assemble Parts。也就是沖壓件和塑料分別射出，然後使用自動機或是手工組合起來。這種方法因為分開生產，所以速度快、價格低，但是插拔力比不上Insert Mold方法，所以這種方法特別要用ccd檢查製程的良品不良品。
連接器用途和市場說明
我們雖然天天接觸計算機，但是連接器最大的市場在2005年時仍是汽車業，其次才是計算機連接器，如下圖：
那麼，這些不起眼的連接器又值多少錢呢?如下圖，2005年為例：
連接器未來使用趨勢說明
由於輕薄短小是電子連接器產品無法阻擋的發展趨勢，在台式計算機漸漸趨於飽和的情況下，筆記型計算機和手機都還有很大成長空間。但是，不論筆記型計算機或 手機，都是愈做愈薄、愈做愈小的，由此，其所使用的連接器也被迫愈做愈小、針和針之間的間隔愈來愈密。以台式計算機為例，針的pitch已經只有 2.54mm或是1.27mm兩種，在筆記型計算機連接器上，針的pitch則已經到達0.5mm，手機就更小了，pitch只有0.4mm，針高度 0.8mm。目前最熱門的蘋果計算機（I-Phone）所用的板對板(Board，to，Board)連接器就是0.4mm間隔，高度只有0.8mm.， 這種連接器吹口氣就可以飛出很遠，可見其小和薄。
正因為產品愈做愈小，因此插拔力、共平面度都是必須面對的問題，也因此，未來對於機器視覺手段的依賴定會有增無減。
上圖是典型的手機板對板連接器(board to board)，尺寸大小隻有5.5mm x 3.3mm，卻有12針要連接，比人的指甲還要小一半以上。
上圖是交換機裡用的標準連接器，也是板對板的連接器。但是不論形狀、體積和上圖手機的板對板連接器差異都很大。這個機器視覺也是檢測接觸端的開口尺寸，以這張圖來看是開口太小，插拔力會太大。
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