随着需求的增长及品种多样化发展,市场对连接器品质的要求越来越高。下面我们将分析造成连接器导电不良、绝缘不良、接触不良的异常现象(腐蚀/氧化、磨损、异物附着、焊接不良、晶须、转移),对相应的发生原因及对策进行解说。
此外,我们还将列举新型4K数码显微系统的应用案例,介绍它是如何解决不良分析、品质检测中必须应对的显微镜课题,实现立体连接器清晰观察、3D测量及定量评估的。

连接器导电不良等异常的原因与观察、测量

连接器的多样化与品质的重要性

伴随着近年来数码设备、通信设备的不断普及,市场对连接器的需求越来越大。连接器的种类及用途也正在趋向多样化发展。
广泛用于电脑周边设备连接及便携式设备充电等领域的各类USB连接器,就是连接器中的典型代表。而在通信领域,用于LAN连接的RJ-45连接器,用于光纤连接的LC/SC连接器都是代表性的连接器。除此以外,还有常年用于模拟音频信号的XLR、电话、RCA连接器,已成为显示器、电视机屏幕数码影像信号通信主流的HDMI、VGA连接器等等。

连接器不仅有民生用产品,还有各类工业用的通用/专用连接器,被广泛用于各类领域。因此,连接器缺陷导致的接触不良、导电不良、绝缘不良,不仅会引发市场投诉,可能还会对专业现场的工作造成不利影响。
而在重要部件电子控制化激增的汽车线束等领域,一旦专用电装部件的连接器发生不良或腐蚀,可能会引发事故,因此连接器产品必须确保高水准的品质与可靠性。

连接器代表性异常现象的原因及对策

引发接触不良、导电不良、绝缘不良等问题,降低连接器品质及性能的代表性连接器异常及对策如下所示。

腐蚀/氧化
现象:母材中含有的镍或铜等发生腐蚀,析出在表面
原因:高温、多湿、腐蚀性气体
对策:进行镀金处理,使用抗腐蚀氧化剂
磨损
现象:因振动或冲击导致接点部分滑动磨损
原因:振动、冲击、插拔频率高
对策:提高接触压力或扩大接触面积
异物附着
现象:异物(气体或粉尘)附着,阻碍通电
原因:气体或粉尘侵入连接器内部
对策:提高密闭度、气密性
焊接不良
现象:焊接不良导致绝缘不良、导电不良
原因:焊锡裂纹(开裂)、焊瘤、焊锡桥等焊接不良
对策:重新调整焊锡的加热温度、加热时间
须晶
现象:电镀中含有的锡结晶形成胡须状。是短路等绝缘破损的原因
原因:金属内的应力
对策:研讨采取镀金处理等措施
转移
现象:金属成分在绝缘体上移动,导致绝缘破损
原因:高温、多湿
对策:采用氟涂层等防湿涂层

连接器观察评估中面临的难题及4K数码显微系统的应用案例

近年来,随着各类产品的更新换代,小型化、高功能化、多样化连接器呈现快速普及、快速衰退的特点。各类红极一时的产品,能够急剧改变各类连接器的市场需求。因此在很多情况下,除了产品的研究开发以外,确立稳定的制造工序,提高品质管理、品质保障的精度及处理速度,都会成为重要的关键。

连接器的检测及不良分析通常都会用到显微镜。但是传统显微镜会面临如下难题。

  • 由于连接器结构立体,只能局部对焦。
  • 金属部分的反射可能会导致难以观察。
  • 使用立体显微镜时,对细小部位及细微划痕也需要进行目视平面观察,难以查明不良原因。
  • 立体显微镜等设备无法通过测量不良部位及小型部件来进行定量评估,需要换用其他测量仪,操作费时费力。

20多年来,基恩士始终致力于数码显微系统领域,在收集客户心声的同时,持续开展产品优化及改良。
而解决各类传统显微镜难题,符合“当代现场追求的”高性能、新功能、操作简易性,有效缩短作业时间的产品,就是高精细4K数码显微系统“VHX系列”。
下面将介绍使用“VHX系列”进行连接器观察、分析、测量、评估的应用案例。

工业用连接器端子的高分辨率观察

传统显微镜受到景深的限制,对于立体物只能进行局部对焦。同时由于分辨率不足,可能会出现无法分析细微缺陷的情况。

4K数码显微系统“VHX系列”配备了支持4K画质的高分辨率“HR镜头”,可实现高达普通显微镜约20倍以上的大景深,“4K CMOS”功能则能同时实现高分辨率和低噪点。
即便是具有立体复杂形状的连接器端子,也能获得全幅对焦的高分辨率4K图像。对于过去无法观察的细节部分,也能通过清晰的图像进行观察分析。

用4K数码显微系统“VHX系列”高分辨率观察连接器端子
工业用连接器端子的观察、评估
工业用连接器端子的观察、评估
压接端子的异常分析
压接端子的异常分析

连接器针脚的形状评估

对于具有多个连接器针脚的立体目标物,4K数码显微系统“VHX系列”也能合成对焦位置不同的图像,瞬间拍摄到全幅对焦的图像。
还能通过“3D显示”,从各角度自由观察立体的连接器针脚形状。通过用颜色划分标示高精度测量的高度信息,可轻松实现3D形状的可视化及指定位置的轮廓测量。

“VHX系列”仅用1台设备,就能快速完成放大观察,基于3D测量的针脚形状定量评估,运用模板、图像和测量值自动创建报告等一系列作业。这样一来,就能将传统的检测工序合理化,大幅缩短作业时间。

用4K数码显微系统“VHX系列”进行连接器针脚的3D显示、测量
连接器针脚的3D显示
连接器针脚的3D显示
连接器针脚的轮廓测量
连接器针脚的轮廓测量

具有一定深度的连接器和端子的观察

工业用连接器的针脚和端子可能会隐藏在具有一定深度的外壳、屏障等结构中。但是传统显微镜只能对目标物进行局部对焦,无法用整体图像进行观察。

4K数码显微系统“VHX系列”则配备了“实时深度合成”功能,搭配大景深镜头,对于具有一定深度的立体物也能轻松拍摄全幅对焦的图像。不仅能提高观察效率,还能避免用传统显微镜分别观察各部位时可能会发生的漏看问题。
使用“全方位观测系统”,还能在不移动载物台上目标物的情况下,以不同角度进行倾斜观察。即便是具有一定深度的连接器,也能以合适的角度进行快速观察。

用4K数码显微系统“VHX系列”的深度合成观察连接器、端子
普通(倾斜观察)
普通(倾斜观察)
深度合成(倾斜观察)
深度合成(倾斜观察)
普通
普通
深度合成
深度合成

经过电镀处理的压接端子、连接器针脚的观察

为了防止连接器针脚及端子因腐蚀、氧化、产生晶须而发生导电不良及绝缘不良,有时会对其实施镀金加工。但是在进行观察和评估时,电镀部分的光泽容易反射并形成光晕,会出现无法正确观察、评估表面状态的情况。

4K数码显微系统“VHX系列”配备了“消除光晕”、“去除环形光晕”功能。对于反射率较高的目标物,也能进行清晰观察,比如:经过电镀处理的连接器针脚表面状态及压接端子的芯线铆接状态。

用4K数码显微系统“VHX系列”观察电镀部分
上:普通/下:消除光晕、去除环形光晕
上:普通/下:消除光晕、去除环形光晕
左:普通/右:消除光晕、去除环形光晕(200×)
左:普通/右:消除光晕、去除环形光晕(200×)

连接器针脚树脂包埋截面样品的评估

4K数码显微系统“VHX系列”配备了“超高速图像拼接”功能,可实现最大50000 × 50000像素的高分辨率、大范围拍摄。只需进行按下图像拼接按钮的简单操作,就能在不偏移的状态下,高速完成高倍率图像的自动拼接。

对于树脂包埋后研磨不充分,导致表面凹凸不平的截面样品,也能利用深度合成,拍摄全幅对焦的俯视图。这样一来,就能在观察整体图像的同时锁定观察部位,利用高分辨率、高倍率的图像,对细节部分进行观察评估。

用4K数码显微系统“VHX系列”观察连接器针脚截面
连接器针脚焊接接合部截面的拼接图像
连接器针脚焊接接合部截面的拼接图像

电镀部的凹陷观察

连接器由金属、树脂等各类材料构成。若观察区域中含有经过电镀处理的部分或铜箔胶带等高反射率部位,将难以设定照明条件,在光晕干扰下,可能无法观察光泽部分的凹陷等缺陷。

4K数码显微系统“VHX系列”配备了“全方位多功能照明”,只需按下按钮,就能自动获取全方向照明条件下的多项拍摄数据。操作者只需从全方位多功能照明条件下拍摄到的图像中选择适用于观察的图像即可,大幅提高了作业效率与观察精度。对于过去因照明条件不合适而难以观察的凹陷,也能轻松实现观察。
选择需要观察的图像后,还会自动保存照明条件不同的图像,可以快速调用必要照明条件下的图像。利用上述功能,即使需要以不同的视角进行观察,也无需重新将样品置于载物台上,再现各类设定。

用4K数码显微系统“VHX系列”观察电镀部分的凹陷
左:全方位多功能照明图像/右:普通
左:全方位多功能照明图像/右:普通

连接器电极焊接不良的测量、定量评估

连接器电极的焊接不良(凹痕(pit)、裂纹等)不仅会导致导电不良,还会升高缺陷部分的电阻值,使部件在焦耳热的作用下发热、甚至起火。在焊锡光泽的干扰下,传统显微镜面临着无法进行不良部位定量化评估的难题。

4K数码显微系统“VHX系列”则配备了“消除光晕”、“去除环形光晕”功能,可抑制光晕,用清晰图像观察不良部位。还能用观察图像进行快速准确的3D形状测量及任意位置的轮廓测量。利用上述功能,不仅能实现不良部位的测量和定量化评估,还能有效提高作业效率。

用4K数码显微系统“VHX系列”测量电极焊接不良的轮廓
用4K数码显微系统“VHX系列”测量电极焊接不良的轮廓

适用于连接器立体形状观察、测量、评估的显微系统

4K数码显微系统“VHX系列”与传统光学显微镜的最大差异,就是“VHX系列”能够简单快速地对连接器及其构成部件、内部结构等“立体形状进行清晰观察和准确测量”。
满足现场实际需求的便捷操作性与高效作业性也是“VHX系列”的一大特征,在进行凹凸形状的观察和分析时,不必像扫描电子显微镜(SEM)一样,在事先准备上花费大量的时间和精力。

除了上文中介绍的功能外,“VHX系列”还配备了许多其他的功能。如需了解产品详情,欢迎点击下列按钮,下载查阅产品目录或随时咨询。