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关于连接器行业制造

发布时间:2010.06.03 新闻来源: 浏览次数:

  

   在中国,无论从机器视觉的普及程度还是技术能力看,连接器制造业都走在了电子行业的前端。而连接器行业的巨大发展空间和其在中国的成长潜力,都大大吸引着机器视觉从业者们的目光。如何更好的满足产品需求、获得生存和发展的空间?机器视觉在连接器行业也有着其自身的独特发展趋势。

  中国早已成为世界的制造中心,这已是不争的事实。开放的政策、丰富的资源、廉价的劳动力、强大的消费能力、持续的经济发展,中国由此成为世界投资者的乐园。而电子制造业作为制造业的支柱产业,其在中国的发展则更为迅猛。短短十年间,电子制造业的规模已位居全球第三位;整个电子制造业已经形成涉及电子材料制造业、电子元件制造业、终端电子产品制造业一整套庞大的产业链,更与精密加工、设备制造、检测仪器等相关行业相生相息,构成当代中国高新精尖的著名产业链群。

产业特点:远近高低各不同

  ——电子连接器制造业不同环节的制造特点、要求及检测现状

  纵观整个电子制造业产业链,其中各个行业特性鲜明,工艺不同,制程有异,然而对于良好的品质的追求却是他们共同的目标。,正因为此“零缺陷”品质目标成为目前每个企业的努力方向,“全面品质管理”、“六西格玛”等品质管理方法得到了异乎寻常的广泛运用,“品质至上”的理念业已深入人心。所以,那些既能够保证产品品质又可提供产品的特性数据以供分析并能够进一步提高制程能力的各种检测技术,日益得到广泛而深入的合理应用。

  鉴于电子连接器产品的精密性、量产性特点,检测技术的使用在其制造流程中显得尤为重要,其中包括机械性能检测、环境检测、电气性能检测、结构尺寸检测等各个方面。

  就尺寸检测而言,在整个连接器各阶段的制造流程中,便表现出不同的需求。连接器制造流程主要分为冲压、电镀、注塑、装配四个主要工艺流程。冲压(Stamping)是金属端子的成型区。金属料带经过冲压机床的巨大压力通过金属模裁切而形成设计的金属端子的形状,产生连续的带有金属端子的料带。所谓电镀(Plating),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。而注塑(molding)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本体的过程。装配(Assembly)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的塑胶经过装配车间的组装之后产生成品。金属料带经过裁切、插针、摇断、检验等工序而成为成品,再经过包装直接交付客户。

  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测量,而工具显微镜、X光检测仪、投影检测仪、三次元非接触式测量仪都属于非接触式测量。根据检测地点不同又可分为离线检测和在线检测。

  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。而此,无疑正是为中国机器视觉市场的早期发育与启蒙准备了丰沛的土壤。

应用历程:方兴未艾冲云霄

  ——机器视觉在中国电子连接器制造业的应用历程

  虽然已经很难追溯机器视觉进入中国大陆连接器制造业的准确时间,但毋庸质疑的是,机器视觉在中国大陆连接器制造厂的最初应用正是发端于一些国外和台湾厂商在中国大陆的投资工厂的车间。九十年代初,欧美及台湾的部分连接器厂商在大陆陆续投资设厂,一些带有机器视觉的制造和检测设备也在随后的几年中慢慢被引入国内,且全部来自于欧美的板卡式系统,例如PPT等。由于当时机器视觉技术概念与应用在中国发展并不成熟,无论硬件和软件及技术上都存在一定的瓶颈,出现了诸如稳定性不高、速度低、技术门槛较高、成本高昂等一系列问题,因此典型的具体应用非常之少。

  九十年代末,中国电子产品的制造迅速发展。手机、PDA等产品的涌现与发展、个人计算机的日益普及,令连接器产品的应用领域逐渐扩大,产量不断提升,产品日益精巧,引脚越来越多而密。此时,部分外资与台资企业开始意识到机器视觉在生产中的重要性,纷纷从国外引入更多的视觉检测设备。与此同时,随着计算机、电子、半导体等相关行业的发展,机器视觉更是取得了突破性的进展,检测速度不断提升、软件算法不断成熟,价格也不再令人望而却步。

  其时,机器视觉系统依然主要来自于国外和台湾,大陆几乎找不到机器视觉系统集成商。但是,机器视觉在中国的发展却从来没有止步。随着时间的推移,“机器视觉”这个概念逐渐进入电子制造业的视线,越来越多的人开始对它产生浓厚兴趣,巨大的商机也在吸引着人们的眼球。DVT、OMRON、COGNEX、NAIS等公司陆续推出智能型相机,大大降低了系统集成开发人员和现场维护人员的技术门槛,最终也促成了机器视觉在中国近年来的迅速发展。

  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,而如Molex、FOXCONN等大公司更是已经在本公司内拥有了自己的自动化设备与机器视觉系统开发团队。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。

应用现状:不一而足待后生

  ——机器视觉在中国电子连接器制造业的主要应用特点、现状及问题

  目前机器视觉在电子连接器整个制造流程即冲压、电镀、注塑、装配四大工艺过程中都存在一定的应用,只是根据工艺特点和要求的不同,其所扮演的角色各有不同。

  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。

  电镀是在冲压后的金属端子表面镀上金属镀层的过程。在电镀过程中,金属料带在电镀槽内高速行进,端子存在着被碰伤导致变形的风险,因此需在电镀的收料机前进行视觉检测以确保端子质量。电镀的速度非常之快,最快可达到10米/分钟,高速图像采集和高效检测算法极为关键。此外,镀层的镀着区域和缺陷也被希望能够检出,但一方面由于镀层之间及其与金属表面之间的对比度在光照下并不明显,无法得到层次分明的图像,另一方面,镀层的良与不良的界定没有清晰的定义,从而使得对镀层质量的检测成为视觉检测的“盲区”。

  注塑是连接器塑胶本体的制造过程。视觉手段目前主要应用在注塑机合模前的检测,判断在定模内是否存有塑胶残留物,以避免因为残留物造成合模时模具的损伤。另外,在嵌件式注塑中也有应用,保证端子的准确进给。

  装配是连接器制造的最后工序,机器视觉在装配工艺中可算得上是连接器产品质量的守护神。随着连接器产品向小型化、高密度化的发展,以前的人工检验方式已远不能满足连接器检测的需求,机器视觉在装配工艺的应用也越来越多。现在,几乎每个产品都必须经过视觉检测设备以保障其符合技术规范。需要检测的尺寸主要是共面度、端子位置度、端子间距、端子与塑胶的间距等。因为连接器产品的设计在每家公司都各不相同,每个产品的端子形状、塑胶形状也各不相同,又由于端子和塑胶的模穴不同使得其产品也存有差异,这些因素都给视觉检测带来了一定困难。这就不仅仅需要选择合适的照明系统,稳定而有效的软件算法,还需要合理的机械结构设计,有时还需要有效的光学结构加以辅助配合。

  板卡式视觉系统和智能相机系统在连接器制造的各工艺中都有应用。板卡式系统更灵活,可以更方便地融入开发者的算法以适应不同的检测要求,其在装配工艺中有着广泛的应用。智能相机易于集成,开发周期短,便于维护,主要应用于冲压、电镀和注塑工艺中。在绝大多数情况下,2D检测系统就足以满足检测需求,但有部分产品则需要3D检测系统来完成。目前2D检测系统已逐渐实现了国内设计开发,但3D检测系统仍以国外系统为主。虽然国内已有部分公司正在开发或已开发出诸如BGA检测等3D工业检测系统,但由于其在开发经验上的不足和缺乏实践的检验,暂时还难以获取最终用户的信心。作为国内企业来说,在提高技术能力、吸取国外的技术经验以及获得市场的认可方面,仍然有不短的一段路程要走。

应用趋势:风光无限在险峰

  ——机器视觉在中国电子连接器制造业的应用趋势

  在中国,无论从机器视觉的普及程度还是技术能力看,连接器制造业都走在了电子行业的前端。而连接器行业的巨大发展空间和其在中国的成长潜力,都大大吸引着机器视觉从业者们的目光。如何更好的满足产品需求、获得生存和发展的空间?机器视觉在连接器行业也有着其自身的独特发展趋势:

  一、 中国的机器视觉需求量呈现上升趋势。

  随着目前我国配套基础建设的完善,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业的应用。

  二、 与连接器自动化设备进一步融合。

  机器视觉不仅仅是视觉,它与机械结构、运动控制紧密联系,不可分割。稳定的机械定位机构、快速的输送料系统、机构与光学设计的配合,都是一个成功的视觉检测系统设计所必须考虑的要素。机器视觉是自动化的一部分,它为自动化的发展注入了新活力,而自动化程度的提高也带动着视觉系统的提升,因此,机器视觉系统必将进一步融入连接器自动化设备。

  三、 标准化程度的提高

  连接器产品与IC产品不同,不同产品间存在很大设计差异。即使同样功能的产品,由不同公司设计生产,因为专利的问题也会存在产品区别。所以,机器视觉检测系统的标准化方面尚存在很大盲区。连接器产品又存在产品生命周期短的特点,这就要求快速的设计和生产周期,而提高标准化程度将不仅解决这一问题,同时可以给视觉集成商带来更大利润。

  四、 3D视觉检测系统的应用需求将更多

  连接器产品高密度化、高集成化的发展趋势使得2D系统在许多产品的检测上已无法应对。而目前3D视觉系统主要从国外直接购入,价格昂贵,许多厂商只能望而却步,因此,在国内开发成本较低、高精度、高重复性的3D视觉系统,都将具有十分广泛的应用空间。

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