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1、1 1 引言引言1.11.1 论文研究背景论文研究背景连接器制造业作为电子元件的第二大支柱产业，其产品是一种具有电气连接特性的功能元件，主要功能是在器件与组件、组件与机柜、系统与子系统之间起到电气连接和信号传递的作用，是构成整机电路系统电气连接必不可少的基础元件之一。如今，连接器已广泛应用于航空航天、军事装备、通讯、计算机、汽车、工业、家用电器等领域。随着全球电子业的复苏，从 2002 年起连接器的全球总产值连续 5 年保持着增长势头，2004 年更是高达 333 亿美元。在全球市场发展的带动下，中国的连接器市场表现出不可思议的勃勃生机。但是，当我们为包括连接器制造在内的电子制造业在中国的高速
2、发展而欣喜雀跃的同时，更需要认真地分析自身存在的问题：一方面，单纯的制造利润日益微薄，如何创新、如何拥有自我知识产权的核心技术等一系列问题向制造商们提出新的严峻挑战；另一方面，精密加工和设备制造的水平很大程度上限制了中国自身产业能力的进一步提高和中国基础制造能力的提升，如何提高精密加工技术、设备开发制造能力，对于下游加工商、设备制造商以及相关的运动控制与机器视觉系统集成商而言，无不意味着巨大的考验。日本之所以能拥有世界上最高水平的电子制造业，正是由于无论是产业上游的材料技术、原材料加工水平，中游的精密加工技术、材料、零部件、制造设备，还是下游的最终产品制造技术，日本企业都达到了世界电子制造业的
3、最高水平。人民币升值、劳动力成本逐年提高、印度等新制造基地的悄然发展，已然对中国在制造业的世界地位造成不小的冲击。但正如我们所见，国外企业依然没有停止投资中国的步伐，本土制造企业的能力也在不断提升，这正是由于中国已经拥有了成熟的产业链网络。可是，如何进一步降低成本、提高品质、提升技术、加快产品开发与制造周期，成为了每个企业所必须面对的严峻挑战。从产品的角度看，微型化、高密度、集成化、高传输速度，应该是未来电子制造业的发展趋势。“微型化、高密度”是指产品体积越来越精巧、端子间距离越来越微小，以满足终端电子产品的小型化、薄型化的要求；“集成化”意味着越来越多的功能将被集成在一个产品之中；而“高传输
4、速度”则是为了保证更快更大量的数据传输。而此，正是机器视觉必须面对的产业背景。中国的发展之迅猛足让世界为之瞩目，国内包括连接器在内的许多行业对机器视觉的需求与日俱增，越来越多的国外机器视觉供应商开始吹响了进军中国市场的号角，厂商、元器件代理商、系统集成商在国内如雨后春笋般涌现。作为机器视觉系统的主要用户，目前连接器制造业部分厂商已经开始从国内系统集成商和设备商处采购机器视觉检测设备。建立于用户体内的视觉部门，不但降低整个机器视觉系统的应用成本，而且极大缩短了开发与应用的周期，同时也更保证高效而专业的技术服务。而此正是直接催生和推动中国机器视觉市场萌动与发展的重要力量。随着目前我国配套基础建设的
5、完善，技术、资金的积累，尤其是工业自动化水平的不断提高，机器视觉也获得了良好的发展环境，连接器制造业所面临的成本和质量压力越来越高。成本较国外低、技术水准却并不落后且有着更便捷服务的国内设备制造商和视觉系统集成商，成为了越来越多企业的选择。此外，国外连接器制造商在国内不断扩充以及国内民族企业的成长和质量意识的加强，都必将推动机器视觉进一步在连接器行的应用。1.21.2 研究的意义研究的意义电子连接器是泛指所有用在电子讯号与电源上的连接组件及其附属配件。从电子构装的观点来看，连接器是互连部分可离合或替换的插接件。换言之，连接器是所有讯号间的桥梁，其质量良莠不仅影响电流与讯号传输的可靠度，亦会牵动
6、整个电子及其的运作质量。目前在追求轻薄短小的趋势下，许多厂商便直接以软性印刷电路板取代连接器，如消费性电子产品在内部线路与讯号的连接上便多用软性印刷电路板来取代连接器，然仍有许多地方时软性印刷电路板所无法取代的，如各类系统产品件的连接方式仍须使用到连接器。1.31.3 论文主要内容论文主要内容论文的第二章主要对连接器产品进行了介绍，包括机械寿命、连接方式、安装方式和外形、环境参数、端接方式及其基本性能。第三章介绍了连接器的结构，并对各部分进行了具体介绍。第四章陈述了连接器产品开发生产的基本程序。第五章则具体介绍了连接器产品的生产制造过程。2 2 连接器的概述连接器的概述连接器是我们电子工程技术
7、人员经常接触的一种部件。它的作用非常单纯：在电路板内被阻断除或孤立不通的电路之间，架起沟通的桥梁，从而使电流流通，使电路实现预定的功能。连接器是电子设备中不可缺少的部件，顺着电流流通的通路观察，你总会发现有一个或多个连接器。连接器形式和结构式千变万化的，随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同，有各种不同形式的连接器。例如：球场上点灯用的连接器和硬盘驱动器的连接器，以及点燃火箭的连接器是大不相同的。但是无论什么样的连接器，都要保证电流顺畅联系和可靠地流通。它是指，连接器连接不仅当前，在光电技术的飞速发展的今天，光学系统、光信号传输载体，玻璃和塑料代替常用的电路中的导线，但光信号通路也用连接器，
8、其作用和电路连接器相似。图2-3和图2-4是连接器生产制造过程的流程图。连接器的发展应向小型化(由于很多产品须面对更小和轻便的发展,针对间距和外观大小,高度都有一定的要求,这对产品的要求就会更加精密,如线对板的最良好选择小间距0.6mm和0.8mm)、高密度、高速传输、高频方向发展。小型化是指连接器中心间距更小，高密度是实现大芯数化。高密度PCB（印制电路板）连接器有效接触件总数达600芯，专用器件最多可达5000芯。高速传输是指现代计算机、信息技术及网络化技术要求信号传输的时标速率达兆赫频段，脉冲时间达到亚毫秒，因此要求有高速传输连接器。高频化是为适应毫米波技术发展，射频同轴连接器均已进入毫
9、米波工作频段。图 2-1 连接器a-产品三维图 b-端子装配图图2-2 某款连接器三位模型连接器必须在信道上与设备电气兼容。例如，阻抗失配可能导致严重的信号完整性损失。信号完整性损失可能使整个设备失效，这对于公司来说，意味着此产品要重新设计、超长的延迟、更高的成本甚至失去了上市时机。为避免这些问题，必须在严格的公差范围内很好地设计和制造连接器。尤其是在时钟频率更高的情况中，串扰的可能性将会增加，而且线路板和外壳的距离受到更多的限制。因此，连接器对于高可靠性、高性能、多功能的设备绝对是非常关键的器件。图 2-3 流程图图 2-4 连接器产品的生产制造过程流程图2.12.1机械寿命机械寿命镀 锡水
10、 洗冲压成脱 脂表面活化镀 镍水 洗镀 金水 洗烘 干材料投入冲压生产冲压首件冲压大量生产冲压过程 检验冲压成品 （端子）基材进电镀成品 （端子）射出成品端子电测连接器 成品材料段射出成型加温、 加压放入射 出机烘 干射出检验射出成品铜材塑胶粒金属冲压成型射 出 成 型电镀电镀检测包装入库冲压成型端子塑胶本体配件组装成品连接器的机械寿命是指插拔寿命，通常规定为5001000次。在达到此规定的机械寿命时，连接器的接触电阻，绝缘电阻和耐压等指标不应超过规定的值。严格的说，现在的机械寿命是一种模糊的概念。机械寿命应该与时间有一定的关系，10年用完500次与1年用完500次，显然其情况是不一样的。只不
11、过目前还没有一种更经济，更科学的方法来衡量。(1)接触对数目和针孔性首选可根据电路的需要来选择接触对的数目，同时要考虑连接器的体积和总分离力的大小。接触对数目多，当然其体积就大，总分离力相对也大。在某些可靠性要求高、而体积又允许的情况下，可采用两对接触对并联的方法来提高连接的可靠性。连接器的插头、插座中，插针（阳接触件）和插孔（阴接触件）一般都能互换装配。实际使用时，可根据插头和插座两端的带电情况来选择。如插座需常带电，可选择装插孔的插座，因为装插孔的插座，其带电接触件埋在绝缘体中，人体不易触摸到带电接触件，相对来说比较安全。(2)振动、冲压、碰撞主要考虑连接器在规定频率和加速度条件下振动、冲
12、击、碰撞时的接触对的电连续性。接触对在此动态应力情况下会发生瞬时断路的现象。规定的瞬断时间一般有1s、10s、100s、1ms 和 10ms。要注意的是如何判断接触对发生瞬断故障，现在一般认为，当闭合接触对（触点）两端电压降超过电源电动势的 50%时，可判定闭合接触对（触点）发生故障。也就是说判断是否发生瞬断有两个条件：持续时间和电压降，两者缺一不可。2.22.2 连接方式连接方式连接器一般由插头和插座组成，其中插头也称自由端连接器，插座也称固定连接器。通过插头、插座的插合和分离来实现电路的连接和断开，因此就产生了插头和插座的各种连接方式。对圆形连接器来说，主要有螺纹式连接，卡口式连接和弹子式
13、 连接三种方式。其中螺纹式连接最常见，它具有加工工艺简单、制造成本低、适用范围广等优点，但连接速度较慢不适宜于需频繁插拔和快速接连的场合。卡口式连接由于其三条卡口槽的导程较长，因此连接的速度较快，但它制造较复杂，成本也就较高。弹子式连接是三种连接方式中连接速度最快的一种，它不需进行旋转运动，只需进行直线运动就能实现连接、分离和锁紧的功能。由于它属于直推拉式连接方式，所以仅适用于总分离力不大的连接器。一般在小型连接器中较常见。2.32.3 安装方式和外形安装方式和外形连接器的安装有前安装和后安装，安装固定方式有铆钉、螺钉、卡圈或连接器本身卡销快速锁定等。也有一种插头和插座是自由端连接器，即所谓中
14、继连接器。连接器的外形千变万化，用户主要是从直形、弯形、电线或电缆的外径及与外壳的固定要求、体积、重量、是否需连接金属软管等方面加以选择，对在面板上使用的连接器还要从美观、造型、颜色等方面加以选择。2.42.4 环境参数环境参数环境参数主要有环境温度、湿度、温度急变、大气压力和腐蚀环境等。连接器在使用和保管、运输过程中所处的环境对其性能有显著的影响，所以必须根据实际的环境条件选用相应的连接器。(1)环境温度连接器的金属材料和绝缘材料决定着连接器的工作环境温度。高温会破坏绝缘材料，引起绝缘电阻和耐压性能降低；对金属而言高温可使接触对失去弹性，加速氧化和发生镀层变质。通常的环境温度为-55100特
15、殊场合下可能要求更高。(2)湿度相对湿度大于 80%，是引起电击穿的主要原因。潮湿环境引起水蒸气在绝缘体表面的吸收和扩散，容易使绝缘电阻降低到 M 级以下，长期处在高湿环境下，会引起物理变形，分解、逸出生成物，产生呼吸效应及电解、腐蚀和裂纹。特别是在设备外部的连接器，常常要考虑潮湿、水渗和污染的环境条件，这种情况下应选用密封连接器。对于水密、尘密型连接器一般采用 GB4208 的外壳防护等级来表示。(3)温度急变湿度急变试验是模拟使用连接器设备在寒冷的环境转入温暖环境的实际使用情况，或者模拟空间飞行器、探测器环境温度急剧变化的情况。温度急变可能使绝缘材料裂纹或起层。(4)大气压力在空气稀薄的高
16、空，塑料放出气体污染接触对，并使电晕产生的趋势增加，耐压性能下降，使电路产生短路故障。在高空达到某一定值时，塑料性能变差。因此在高空使用非密封连接器时，必须降额使用。(5)腐蚀环境根据连接器的不同使用腐蚀环境，选用相应金属、塑料、镀层结构的连接器，像在盐雾环境下使用的连接器，如果没有防腐的金属表面，会使性能迅速恶化。在含有相当浓度的SO2环境中，不宜使用镀银接触对的连接器。在潮热地区，霉菌也是重要问题。2.52.5 端接方式端接方式端接方式是指连接器的接触对与电线或电缆的连接方式。合理选择端接方式和正确使用端接技术，也是使用和选择连接器的一个重要方面。(1)焊接焊接最常见的是锡焊。焊锡连接最重要的是焊锡料与被焊接表面之间应形成金属的连续性。因此对连接器来说，重要的是可焊性。连接器焊接端最常见的镀层是银、金和锡合金。簧片式接触对常见的焊接端有焊片式、冲眼焊片式和缺口焊片式。针孔式接触对常见焊接端有钻孔圆弧缺口式。(2)压接压接是为使金属在规定的限度内压缩和位移并将导线连接到接触对上的一种技术。好
