连接器的概述

 连接器是我们电子工程技术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，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米波工作频段。

A1259 GHD连接器http://www.jst-connector.cn/products_content-4953440.html

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

2.1机械寿命

连接器的机械寿命是指插拔寿命，通常规定为500～1000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1μs、10μs、100μs、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。

2.2 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 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。

2.3 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。

2.4 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-55~100℃特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 MΩ 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。

2.5 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。好的压接连接能产生金属互熔流动，使导线和接触对材料对称变形。这种连接类似于冷焊连接，能得到较好的机械强度和电连续性，它能承受更恶劣的环境条件。目前普遍认为采用正确的压接连接比焊锡好，特别是在大电流场合必须使用压接。压接时须采用专用压接钳或自动、半自动压接机。要注意的是压接连接是永久性连接，只能使用一次。

(3)绕接

绕接是将导线直接缠绕在带棱角的接触件绕接柱上。绕接时，导线在张力受到控制的情况下进行缠绕，压入并固定在接触件绕接柱的棱角处，以形成气密性接触。绕接导线有几个要求：导线直径的标称值应在0.25mm~1.0mm 范围内；导线直径不大于0.5mm时，导体材料的延伸率不小于15%；导线直径大于0.5mm时，导体材料的延伸率不小于20%。绕接的工具包括绕枪和固定式绕接机。

(4)刺破接连

刺破连接又称绝缘位移连接，是由美国在60年代发明的一种新颖端技术，具有可靠性高、成本低、使用方便等特点，目前已广泛应用于各种印制板连接器中。它适用于带状电缆的连接。连接时不需要剥去电缆的绝缘层，依靠连接器的“U”字形接触簧片的尖端刺入绝缘层中，使电缆的导体滑进接触簧片的槽中并被夹持住，从而使电缆导体和连接器簧片之间形成紧密的电气连接性。它仅需简单的工具，但必须选用规定线规的电缆。

(5)螺钉连接

螺钉连接是采用螺钉式接线端子的连接方式，要注意允许连接导线的最大和最小截面和不同规格螺钉允许的最大拧紧力矩。

2.6 基本性能

连接器的基本性能可分为三大类：即机械性能、电气性能和环境性能。另一个重要的机械性能是连接器的机械寿命。机械寿命实际上是一种耐久性指标。它是以一次啮合、分离为一个循环，以在规定的啮合、分离循环后连接器能否正常完成其连接功能（如接触电阻值）作为评判依据。

2.6.1机械性能

就连接功能而言，插拔力是重要地机械性能。插拔力分为插入力和拔出力（拔出力亦称分离力），两者的要求是不同的。在有关标准中有最大插入力和最小分离力规定，这表明，从使用角度来看，插入力要小（从而有低插入力LIF和无插入力ZIF的结构），而分离力若太小，则会影响接触的可靠性。连接器的插拔力和机械寿命与接触件结构（正压力大小）、接触部位镀层质量（滑动摩擦系数）以及接触件排列尺寸精度（对准度）有关。

2.6.2电气性能

连接器的主要电气性能包括接触电阻、绝缘电阻和抗电强度。

　　1、接触电阻高质量的电连接器应当具有低而稳定的接触电阻。连接器的接触电阻从几毫欧到数十毫欧不等。

　　2、绝缘电阻是衡量电连接器接触件之间和接触件与外壳之间绝缘性能的指标，其数量级为数百兆欧至数千兆欧不等。

　　3、抗电强度是表示连接器接触件之间或接触件与外壳之间耐受额定试验电压的能力。

　　4、其它电气性能。

　　电磁干扰泄漏衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果,一般在100MHz~10GHz频率范围内测试。

　　对射频同轴连接器而言，还有特性阻抗、插入损耗、反射系数、电压驻波比等电气指标。由于数字技术的发展，为了连接和传输高速数字脉冲信号，出现了一类新型的连接器即高速信号连接器，相应地，在电气性能方面，除特性阻抗外，还出现了一些新的电气指标，如串扰、传输延迟、时滞等。

2.6.3环境性能

常见的环境性能包括耐温、耐湿、耐盐雾、振动和冲击等。

1、耐温  目前连接器的最高工作温度为200℃（少数高温特种连接器除外），最低温度为-65℃。由于连接器工作时，电流在接触点处产生热量，导致温升，因此一般认为工作温度应等于环境温度与接点温升之和。在某些规范中，明确规定了连接器在额定工作电流下容许的最高温升。

2、耐湿  潮气的侵入会影响连接器绝缘性能，并锈蚀金属零件。恒定湿热试验条件为相对湿度90%~95%（依据产品规范，可达98%）、温度+40±20℃，试验时间按产品规定，最少为96小时。交变湿热试验则更严苛。

3、耐盐雾  连接器在含有潮气和盐分的环境中工作时，其金属结构件、接触件表面处理层有可能产生电化腐蚀，影响连接器的物理和电气性能。为了评价电连接器耐受这种环境的能力，规定了盐雾试验。它是将连接器悬挂在温度受控的试验箱内，用规定浓度的氯化钠溶液，用压缩空气喷出，形成盐雾大气，其暴露时间由产品规范规定，至少为48小时。

4、振动和冲击  耐振动和冲击是电连接器的重要性能，在特殊的应用环境中如航空和航天、铁路和公路运输中尤为重要，它是检验电连接器机械结构的坚固性和电接触可靠性的重要指标。在有关的试验方法中都有明确的规定。冲击试验中应规定峰值加速度、持续时间和冲击脉冲波形，以及电气连续性中断的时间。

5、其它环境性能根据使用要求，电连接器的其它环境性能还有密封性（空气泄漏、液体压力）、液体浸渍（对特定液体的耐恶习化能力）、低气压等。

3  连接器的结构

连接器的结构主要包括座体、底座、座体使用的塑料、接触部分（端子和插针）、连接器用的金属、镀层、键和定位、电路标识以及线规。

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3.1 座体（Housing）

Housing是整个连接器的主体构件，其他的零件往它身上组装。它大致决定连接器的外观尺寸，需确认其结构强度能承受最终使用者正常使用的破坏力或是客户明定的测试规格（例如：要求施加各方向的力于外接电缆，不能看到破坏；或是安装螺丝时，施加适当的扭力不能造成破坏）。

端子除了靠housing做空间上的定位，还须靠housing对它的固持力量来产生端子力学行为上的边界条件，进而在公母座配接时产生适当的正向力，同时避免退pin的情形发生。因此端子与housing的干涉段尺寸与形状拿捏必须非常小心。适当的端子倒刺形状以及干涉量，才能得到适当的端子保持力，又不至于因干涉过大造成housing变形或破裂。

在电气功能方面，Housing肩负各导体零件之间的绝缘功能，以一般工程塑胶阻抗值而言，只要射出成型做得到的厚度，后续加工过程又没有造成结构破坏，则塑胶产生的绝缘阻抗与耐电压效果都可符合规格要求。只有在吸湿性非常强的材料或是端子压入造成塑胶隔栏破裂的情况下，可能发生塑胶部分的绝缘阻抗或耐电压不合格的情形，否则该担心的多半是裸露在塑胶之外的导体零件之间的绝缘效果，因为空气的绝缘效果远不及工程塑胶的好。

Housing具有如下作用：

支撑接触部分（插针、簧片等），使之牢固；

防尘、防污和防潮，保护接触部分和导体；

使电路彼此绝缘。

图3-1画出的连接器是直插式连接器。直插式连接器的特点是导线从连接器的一半部分接入，从另一半接出。连接器的这两部分分别称为插头和插座。                                                     

3.2 底座（header）

安装在印制电路板上的连接器，其所用的座体称为底座（header），又称基座（base）或片座（wafer）。底座和座体的主要差别在于底座总是与电路引脚安装在一起，而座体只是空壳。底座有两种形式：有罩的和无罩的。护罩是指连接器的插针和插座，在交合部分周围用座体或护裙作成的保护罩。底座还有摩擦锁紧型的，它是部分有罩的底座，但是具有锁紧装置，它使底座与座体的结合更可靠（见图3-2）。

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底座有许多形状，最常用的是两种形状：直针和直角。底座的列数也可以不同，可以是单列插针的，也可以是多列插针的（见图3-3）。

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3.3 底座使用的塑料

以Molex为例：其座体使用的塑料是热塑性塑料，可以多次熔化和固化。Molex还收集塑料加工过程的剩余塑料，经粉碎再次利用。表3-1介绍了用于高温环境的专用塑料。这种塑料具有优异的耐高温特性。用于表面贴焊安装的连接器需要这种塑料。还有一种表面插焊安装的连接器。两者的差别在于SMC把插针插入过孔后在焊接在PCB板上，而SMT（表面黏着式封装机）利用焊脚贴焊在PCB板固定位置上，再经回焊炉熔化锡后焊PCB表面上。由于需要焊接，塑料必须能耐高温。也就是说，表面安装用的连接器座体，必须能够承受高温（通常要能承受260℃上下）。

表3-1介绍座体具体应用的塑料：

表3-1 Molex座体使用的塑料

塑料	连接器产品	优点	缺点
尼龙	KK SPOX	高强度，柔韧性好。化学耐受性优异，可用多种技术和成本较低。	易吸潮造成尺寸不稳定及机械和电气性能下降。塑造是易溢料。
高温尼龙	Milligrid 高温插头座模块	适合SMT,高强度，高韧性和优异的延展性，优异的化学耐受性。	易吸潮造成尺寸不稳定及机械和电气性能下降。塑造是易溢料。成本比普通尼龙高。
聚酯-PBT	QF-50 MX-50 小型DIN 41612	尺寸稳定（不易吸潮），优异的化学耐受性，高强度。	不适于SMT,成本较尼龙稍高。
聚酯-PCT	SL 底座 Intel 的插卡	适于SMT,尺寸稳定，优异的化学耐受性，高强度。	可能会碎，塑造是易溢料，比PBT成本高
PPS	PLCC插座	适于SMT,尺寸稳定（不易吸潮），优异的化学耐受性，高强度。	易碎，塑造是易溢料，成本比多数热塑性塑料都高。
LCP	SIMM(内存条） DIMM(内存条） LFH	强度与韧性的超级组合，适于SMT,能够塑铸出薄壁。优异的化学耐受性。尺寸稳定（不易吸潮），无塑造是溢料。	成本高，比其他热塑性塑料柔性差。

3.4 接触部分-端子和插针

  连接器中的接触部分把要相连接的两部分导体（或导线）结合在一起。结合后，电路就被接通，电流流过连接器。接触部分有两种主要类型：端子和插针。实物的具体形状则变化多端。

连接器功能主要就是靠端子将电讯从一个电路系统传到另一个电路系统，因此公母座连接器配接之后，须确保公母端子有对号入座并产生良好的电气导通。除了靠公母座的housing等零件使公母端子落在正确的互配位置，尚须确保公母端子之间的接触正向力足够大，单靠零星的细微点接触，其阻抗值可能大到几个欧姆，造成太大的电位降，使电讯接收端无法处理。

端子以压入方式与housing组合着，常在端子压到定位后，治具向后退开时又发生端子向后退出一些的情形，因此最好不要设计成端子靠肩与housing后表面切齐，以免无法压到位。通常靠肩部分是端子裸露在housing之外最宽的地方，也就是相邻pin间隔着空气距离最短的地方，要注意此处的耐电压能力。目前为止听过客户能容许的PCB孔缘间距最小为0.15mm，因此如果端子在配接框口中的节距太小，则尾部应该错开成多排以增加PCB孔间距，如图3-5。

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图3-5 连接器的端子和插针

端子（或插针）具有两个端部：前端和后端。前端总是结合端，它同另一端子交合形成接触。后端总是起端接作用，或是接连导线（导体），如图3-6所示。

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图3-6 连接器的端子

3.5 连接器用的金属

表3-2摘要列出了连接器接触部分采用的金属，以及它们各自的优缺点。注意接触部分所用的基体金属中都有铜合金，藉以保证良好的导电性、导热性、机械性能和可工艺性。

表3-2 接触部分采用金属的性质

金属	成分	优点	缺点
黄铜	铜和锌	最便宜 强度与弹性好 成形质量好	受应力和腐蚀易裂损
磷青铜	铜和锡	比黄铜弹性好 比黄铜更坚固	比黄铜导电率低 价格比黄铜贵得多
铍铜	铜和铍	优异的导电率 强度和弹性异常好 良好的抗腐蚀和抗磨损性能	价格昂贵 具有高硬度，额外磨损冲压 和加工设备

3.6 镀层

把连接器的接触部分电镀，是为了改善导电性、抗腐蚀和抗磨损性，提高可焊行。具有良好的机械性能（如可成形性，弹性）的金属，常常不具备优良的导电性、抗腐蚀和抗磨损性以及可焊接性。

表3-3 连接器镀层所用材料的性质

金属种类	材质特征	应用范围
铍铜	强度、耐磨性、弹性、导电性均优； 硬度在铜合金为最高； 常用于高温需求。	电极棒
磷青铜	高温环境弹性好； 接触阻抗低。	零件
黄铜	机械性、耐蚀性良好； 延展性、冲压加工性佳。
铜	导电、导热率高； 材质软、延展性良好； 机械强度小。
金	电阻小、材质稳定、质软； 耐蚀性优良。	电镀之表层，接触部位 金饰
银	导电、导热性高。	电镀之表层，货币、底片、银器
锡	融点低，较易氧化，无毒。	电镀之表层，需焊锡部位

3.7 键和定位

连接器往往是多插针和座孔的，因此必须保证插脚对号入座，如果操作人员疏忽，应不能插进去，以防插错或插反，造成电路事故。这个问题通过所谓的定位装置或键可以解决。下面是具体介绍塑胶座体保证唯一地对号插接的例子（如图3-7）。

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从技术上说，方法1是定位，方法2是键（PIN）,而方法3是定位和键的组合。但Molex不区分。都是为保证连接器的两半部正确对接。

图3-7 连接器的键和定位

3.8 电路标识

因为连接器总是有许多的电路引脚，必须有办法使用户能够正确认出电路的引脚号码。图3-8介绍了两种常用的电路引脚号码识别方法。

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图3-8 连接器的电路标识

左侧的座体用一个三角形指明电路引脚计号起点，此方法非常通用。右侧的座体用标注电路引脚具体编号“1”指明计号起点。

4  连接器产品开发生产的基本程序

4.1 开发评估阶段

    主要是根据客户对电子连接器产品机械性能﹑电气性能及环境性能等各方面的要求，综合考率业界规格及竞争对手分析，对于产品的开发技术可行性﹑制造可行性﹑检验可行性及预期的投资效益比进行综合评估，待产品开发团队决策者审核通过后，再进入设计规划阶段。

4.2 设计规划阶段

    各模治具开发相关单位会同产品设计单位着手将各零件（技术）段，确定所欲开发之模治具规格。成立开发项目团队，并拟定开发日程。

4.3 设计作业及审查阶段

    产品设计及相关开发单位依职责分工并针对产品规格书之要求，进行细部设计作业，再将产品及模治具之蓝图经设计审查作业后，送交相关单位主管审核，而后申请产品专利保护，同时需要送交客户承认。经客户(或不需)承认后，产品设计单位即依产品规格书内容进行产品开发之工作，并提供包括材料﹑制程条件及模治具开发需求等文件给各相关开发单位，各开发承制单位需检附相应的“设计制作企划书”呈权责主管核定“模治具工作执行单”，并进行样品试制等之准备工作。

4.4 验证阶段

    冲压零件﹑电镀零件﹑成型零件﹑组装设备及模治具完成试模后，分别就其尺寸﹑功能等作检验，并由产品设计单位对其进行评估。而后试装 50~100pcs 样品以供验证组装及检验用夹治具之评估分析，并于试装品评估确认完成后进行工程试产作业(500~1000pcs)以验证组装及检验治具设备之生产性，对工程试产完成品进行确认并送检测单位作功能测试。品保会同产品设计单位于工程试产过程中进行初步之产品品质确认及程试产检讨会，并依产品测试报告文件，确认其品质是否能符合原先制订的产品规格书及工程图面的要求内容，并据此发出产品评估报告。制造工程单位则主导小量试产（原则数量为 1000~3000pcs），以验证此产品自零件迄组装之生产性。品保单位将小量试产且经品质确认后的产品交市场单位送交客户承认。

4.5 量产放行阶段

    样品经客户承认后，由产品设计单位主导，整理产品开发过程中的设计﹑验证﹑试产等各方面的资料，经产品发展团队与制造团队各单位审查无异议后完成移转。该阶段工作完成后，标志着产品开发工作结束，进入大量生产。

5  电子连接器制造过程

电子连接器种类繁多，但制造过程是基本一致的，一般可分为下面四个阶段：冲压、电镀、注塑和组装。

5.1 冲压

电子连接器的制造过程一般从冲压插针开始。通过大型高速冲压机，电子连接器（插针）由薄金属带冲压而成。大卷的金属带一端送入冲压机前端，另一端穿过冲压机液压工作台缠入卷带轮，由卷带轮拉出金属带并卷好冲压出成品。

冲压是金属端子的制造区，作为连接器的主要构成部分，金属端子的形状、尺寸影响着后续的工艺及成品的质量。因此，在冲压过程中必须对金属端子的关键尺寸进行严格的在线检测，以保证金属端子的品质，减少不良品的数量。并且对检测数据进行统计分析，以便及时发现生产中的问题，进行维护保养。这一流程的主要检测项目为端子间距以及位置度。在冲压的视觉检测过程中基本采用背光照明，可以获得清晰的图像，其难点在于冲压料带高速进给情况下的稳定性。由于冲压速度很快，可达到1000冲/分钟，且受到收料速度突变以及端子上的污物、灰尘的干扰，往往会造成误检的发生。合理的工夹具的设计和辅助吹气装置可以有效解决这一问题。

因为冲压生产的速度极快，为避免整卷金属带报废及时地检测出冲压质量缺陷变得十分重要。随机的质量缺陷，如金属碎屑（在冲压过程中产生并粘附于金属带上），也必须被检测出来。如果被一直带到组装线上，这些金属碎屑将有可能导致设备卡塞或不合格的组装成品，甚至有更为槽糕的被顾客投诉。为尽早可能地发现产品的缺陷，冲压工序完成的瞬间就应该立刻进行质量检测。

PPT视觉系统能够以各种方式集成安装到现有的生产线上。如果生产线上有现成的PLC(可编程控制器)，它能像控制其它传感器或机械装置一样控制PPT视觉系统的运行。这些外部的PLC也并非必需的-PPT视觉系统自身就完全有与各种外部设备（触发传感器、废品剔除机械等）交流的能力。某些PPT的客户使得他们的视觉系统能够在一旦检测出问题时停止冲压机运行，以便操作人员排除故障。类似的其它方案，如控制喷涂枪给检测出缺陷的产品打上记号等也能够通过PPT视觉系统轻易实现。

背光是一种针对检测冲压过程中典型质量缺陷的极其有效的照明手段。背光可通过在待检目标的后方布置一束散射光束来实现，它能使待检目标与其明亮背景之间产生强烈对比而获得清晰的具有剪影效果的检测图像（如图6-1）。这样的理想图像通常用来检测目标的尺寸特征，如长或宽，也用来检测目标物轮廓（形状检测）。

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图5-1 检测图像

冲压成形的插针送出冲压机后就能够立即被检测，再随金属带卷到卷带轮上。整套系统包括：一副可调的开口滑槽机构，用以引导载有插针的金属带通过摄像头下方；一台PPT-DS2摄像机，安装在该金属带上方；一盏频闪灯和一块漫反射树脂玻璃，安装在该金属带下方；一套光敏探测器，用以向视觉检测系统提供待检工件到位的触发信号；一台PPT视觉处理系统。图5-2显示了系统的基本构造情况。

Take-up reel-卷带轮，Camera-摄像机，sensorp-传感器，

Carrier strip with contacts-冲压插针金属带，

Stamping press-冲压机

Guide block and strobe light-导引块和频闪灯

图5-2典型的冲压件质量视觉检测系统的设备布局

当冲压成形的插针随金属带送出冲压机后，它们经由导引块穿过视觉检测系统并通过漫反射树脂玻璃前方。对于每个插针的到来，光敏探测器都会向检测系统提供一个触发信号，接通频闪灯，拍摄图像，开始执行检测。采用频闪灯的目的是避免金属带每次都要在摄像头前停下来。在现有冲压生产线的集成上述视觉检测系统只需对冲压工段做少许改动。

5.2 电镀

连接器插针冲压完成后即应送去电镀工段。所谓电镀，即经过冲压成型后的金属端子需要在金属表面镀上锡、铅、金等不同的镀层。与冲压阶段相似的一类问题，如插针的扭曲、碎裂或变形，也同样会在冲压好的插针送入电镀设备的过程中出现。

简单来说，是指通过外部直流电镀作用，溶液中的电解反应，使导电体的金属沉积在金属或合金层表面。金属涂层的阴极的分布，是决定涂层质量是一个重要的因素在电镀生产中，人们总是希望在镀件表面获得均匀涂层。连接器由于功能部件的弹性端子表面，涂层表面能量分布，可以最大限度地发挥出色的功能。但无论是电镀液，总是有一个涂层厚度不均现象。在电镀过程中，电流通过镀液，在阴极沉淀物质的数量，并通过功率成正比。一些电镀零件镀金色层是适当的，无论是在镀上均匀分布也很重要。是否使用振动电镀或滚镀，镀量少于如果需要量的下限，在电镀过程中的镀件容易产生不良导电涂层的均匀性，并将有明显的影响，必须添加一些电镀确保没有权力，而且还促进电镀均匀翻转。当有大量镀件，电镀零件在滚筒或振动筛的位置交换不充分，部分电镀是在高电流密度和其余的被镀件始终处于低电流密度分布不均匀，造成镀层。因此，公司在电镀的过程中，设置各槽电镀负荷范围。

电镀接触涂层显示了两个重要的功能：a.避免接触弹簧基部金属腐蚀。b.优化接触界面的结构。

第一个功能非常简单仅仅需要接触弹簧组件，一般为铜合金，完全被涂层覆盖和涂层本身可以防止腐蚀和表面覆盖的薄膜。而另一功能是非常复杂的。优化的接触界面的方法，其本质是出现在接触界面的策划与管理。如前所述，稳定低接触电阻的不含金属薄膜界面。两种主要接触的涂层，贵金属（金、钯及其合金材料）和非贵金属（如锡），他们主要是在不同类型的膜接触界面。贵金属（黄金），接触涂层是惰性，维护界面完整性需要保护外涂层膜形成，主要是防止铜触点弹簧。锡的最常用的非贵金属的表面氧化问题，主要是考虑。这些不同的腐蚀过程将反映到连接器的设计和性能标准。

因为在摩擦过程中，会有接触表面粗糙度受伤，擦伤，粘附，形态变化，产生的碎片，物质转移，但也伴随产生的热量。随着越来越多的插头的针脚千斤顶，表面涂层的金属架、金属与接地，在周围环境的作用下产生腐蚀，形成接触不良。接触表面的磨损程度和接触压力的接触摩擦零件尺寸，表面粗糙度，接触表面涂层，硬度的品种、质量，接触到的指导部分是光滑圆润，千斤顶接触点几何和其他因素。在接触压力，销头和千斤顶孔边缘连接接触部分的差异，粗糙度高的涂层材料，涂层质量不佳的情况下，低硬度的接触磨损较严重。电连接器插头的寿命低，或接触不良的不稳定性。

5.3 注塑

注塑则是聚合物在注塑机的高温与高压下，经过注塑模具形成一定结构的连接器绝缘体的过程。

有的电连接器的绝缘材料，如醋醛塑料，其吸水性极大，在潮湿的环境中长期贮存和使用时，水分子不仅附着在绝缘材料表面，而且还能沿材料的毛细孔渗透到绝缘体内部。在交变潮热的情况下，再加上毛细孔作用，绝缘材料吸潮更为严重。由于绝缘体表面和内部都有水分子，使得它的表面电阻和体积电阻都下降，从而使整个绝缘电阻大大下降。电连接器接触性能之好坏与连接器接触对间的接触电阻大小有关。一般要求接触电阻小一点为好，这样可减少接触电阻造成的功能损耗。并且也可以减少接点发热，温升太高反而增加了接触电阻值；另外过高的热量如散发不好就会使金属软化，加快了金属表面的氧化和磨损，使连接器的质量下降，这也是电子产品领域连接器温升规定不超过30℃的原因之一。同时，对数字电路用的连接器来说，要求连接器在工作时，接触电阻不仅要小，而且要稳定。如工作中电阻值变化太大，容易形成误脉冲，从而使整机不能正常工作。

5.4 组装

组装是连接器生产的最后一站，经过冲压和电镀的金属端子以及经过注塑而形成塑胶经过组装车间的组装之后产生成品。金属料带进过裁切、插针、摇断、检验等工序而成为成品，在经过包装直接交付客户。

电子连接器制造的最后阶段是成品组装。将电镀好的插针与注塑盒座接插的方式有两种：单独对插或组合对插。单独对插是指每次接插一个插针；组合对插则一次将多个插针同时与盒座接插。不论采取哪种接插方式，制造商都要求在组装阶段检测所有的插针是否有缺漏和定位正确；另外一类常规性的检测任务则与连接器配合面上间距的测量有关。和冲压阶段一样，连接器的组装也对自动检测系统提出了在检测速度上的挑战。尽管大多数组装线节拍为每秒一到两件，但对于每个通过摄像头的连接器，视觉系统通常都需完成多个不同的检测项目。因而检测速度再次成为一个重要的系统性能指标。

组装完成后，该连接器的大小由一个数量级比单引脚允许的尺寸公差。它还对视觉检测系统带来了另一个问题。例如：有些连接器盒座的尺寸超过一英尺而拥有几百个插针，每个插针的位置检测精度必须在几千分之一英寸的范围内。显然，在一个图像上无法完成一个英尺长连接器的检测，视觉检测系统只能每次在一个较小视野内检测有限数量的插针质量。为完成整个连接器的检测有两种方式：使用多个摄像头（使系统成本增加）；或当连接器在一个镜头前通过连续触发摄像机，视觉系统将连续摄取单帧图像“缝合”起来，以便判断整个连接器的质量是合格的。后一种方式是PPT视觉检测系统在连接器组装完成后通常所采用的检测方法。

“实际位置”的检测室连接器组装对检测系统的另一要求。这个“实际位置”是指每个插针顶端到一条规定的设计基准线之间的距离。视觉检测系统必须在检测图像上作出这条假象的基准线以测量每个插针顶点的“实际位置”并判断其是否达到质量标准。然而用以划定基准线的基准点在实际的连接器上经常是不可见的，或者有时出现在另外一个平面上而无法在同一镜头的同一时刻内看到。甚至在某些情况下不得不磨去连接器盒体上的塑料以确定这条基准线的位置。

在上述四个制造环节中，每个环节都对产品尺寸的要求极为严格，因此只有对其进行严格的测量才能保证产品满足质量的要求。目前主要的检测手段，根据接触方式不同可分为接触式检测和非接触式检测，例如金属量规、千分尺等就属于接触式检测，而工具显微镜、X光检测仪、投影检测仪等属于非接触式测量。

以上检测仪器根据精度、速度、检测项目的不同而各有应用，但因为受到检测速度较慢、操作复杂、环境要求等限制而主要应用于离线检测，而在线检测之所以主要采用机器视觉检测设备，主要原因在于必须满足高速、高精度、高重复性等生产特点，如此方能满足生产线在线检测的较高要求。因此，无疑正是为中国机器视觉市场的早起发育与启蒙准备了丰沛的土壤。

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图5-3 连接器的组装车间

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