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D-SUB(VGA)连接器常见问题及解决方案(陈洁锟提供)

来源:本站    发布时间:2018/8/29 14:34:47   点击量:

     我们是专业D-SUB(车针)连接器生产厂商东莞市迅颢原精密连接器有限公司),我们的团队一直在为客户提供更优质的产品而努力。下面将我们长期以来遇到的问题点,以及针对问题所做出的改善方案分享如下:

既然要说D-SUB连接器,还是需要先简单的了解一下D-SUB的定议及其应用。D-SUBD-subminiature的简称,是一种接口形状、结构的标准。同时,D-SUB又包含若干子类,比如DB25,第一个字母D表示属于D-SUB,第二个字母B是描述接口的大小—和后面的数字(针数)对应(A=15针,B=25针,C=37针,D=50针,E=9针)。每种接口又分公头(plug)和母头(socket)。说到这里,大家是否发现了一个问题。由于计算机的普及,最常用的DE 9产品,在长期被误读的情况下,已然被“改名”DB 9了。D-SUB只是描述连接结构,本身并没有定义整个接口或所有针脚的作用。

其次,D-SUB产品的应用。最常见的是个人电脑上VGA并口(DB25母头)、COM串口(DE9公头)和显卡与显示器之间的桥梁,负责向显示器输出相应图像信号的(DB15)等等。D-SUB车针连接器D-SUB大电流连接器D-SUB混装连接器、D-SUB防水连接器、D-SUB同轴射频连接器等广范应用于运算、视频和通信领域。同时,军事、医疗、仪器和当下发展势头迅速的平衡车、滑板车等消费产品中,也用到此类连接器。

接下来我们再看看常用D-SUB产品的分类(如下);

一、按端子型态

    1.冲压端子连接器


       2. 车削端子连接器


   二、按产品使用型态(其中包括1.0MM端子和高密度0.76MM端子两种)

        1.焊线类

 2.直插板类(180度直插)

 

3.弯插板类(90度插板,也称L型插板)


以上所列示图中的任意结构即可使用冲压端子,也可使用车削端子。同理,示图中带有螺丝、鱼叉、支架等附件,都是按客户要求的规格增加的。仅端子、胶芯、外壳属于标准配件。知道了产品的大概结构,后面讲述的问题点就很容易理解了。

下面我们一起来了解一下D-SUB连接器常见的问题点及改善方案。

通常所说的产品问题点是指外观问题、尺寸问题以及功能问题三大类:总体来说,外观问题和尺寸问题,在不影响产品使用(功能)的情况下,客户也是默认允许3比例的存在(最终还是得看客户的要求)。所以,轻微的问题点就不一一举例说明了,重点讲解一下对产品性能有影响或存在隐患的问题点。按8-D分析法,所有的问题点追根溯源后,基本都属于零部件(材料)、人为、工艺缺限以及部分工艺限制造成的。那么,接下来我们直接按产品零部件分类讲解一下;

材料问题:

1.  端子;氧化、变形、电镀不良(如露铜和盐雾NG),后工序(自动机组装或折弯)造成损伤等外观问题。母端子剖槽口(冲压端子也称喇叭口)、焊杯口、卡点等尺寸问题。因外观和尺寸,影响到产品使用的情况(功能问题)。

示例;PIN脚、PIN针氧化造成产品上锡不良。

导致此类问题发生的原因主要有以下三点;①.冲压连料带产品,切PIN位置是被破坏的,此为冲压类产品结构所限。②.图中PIN针中间氧化,冲压PIN针多为包圆结构,电镀时包圆内壁无法达到与外层一致的镀层,且不易风/烘干,时常残留水份在其中。导致此位置异常发生频率是最高的。③.季节性气候,温湿度落差太大,导致产品保质期缩短。

 改善建议;①.(冲压类)PIN脚结构即然无法避免,则可以依靠缩短使用周期来改善。比如,镀锡/可焊镍的产品,正常保质期为12个月。那么,客户下订单时,可以与客户确认一下大概的使用日期。尽量让产品在生产后的3个月内使用,产品经过焊锡后。切PIN点已被封闭,异常自然也就不会发生了。②.PIN针中间氧化,原因在结构,改善自然也就在结构。如下图中,将包圆结构改成“U”型槽结构,产品镀层均匀且不会有风/烘干问题存在,自然就解决了。

 

③.季节性温湿度造成的的问题。目前,生产工厂的仓库基本上都是恒温恒湿管控。只要实际执行监管到位,基本可预防问题发生,不会影响到产品使用寿命。

如果成本允许或者客户对产品的外观性能要求高,建议选择 车针D-SUB产品 。散PIN端子+滚镀工艺,基本不存在氧化问题。PIN针为实芯结构,可以确保PIN针沾/焊锡位置的镀层完好。最后,镀金产品恒温恒湿情况下,保质期正常可达到3-5年。电气、机械性能也较冲压结构的产品要好很多。

图中为1.00MM冠簧端子,也就是普通中性笔笔头大小。内六爪外径与端子孔径的过盈尺寸仅0.02MM

而且,车削公端子更不存在子弹头(对插位置)包圆、开口不良。当然,并不是说车削类产品就完全没有问题。比如,母端子的剖槽口(喇叭口)问题点,和冲PIN一样存在。冲针易错位,车针不会错位,但是对称度尺寸易跑偏。通常1.00MM系列需要严格管控在0.05MM公差范围内,0.76MM系列则需要管控有0.03MM以内。才可以尽可能减少发生实配困难、无法对插以及产品寿命无法达到的现象。

为了从根本上解决对插和寿命的问题,我们致力于研究军工标准的冠簧结构(如右图)。另外,我个人认为冠簧结构的产品,最大的改进点应该是瞬间断电上面的进步,特别适用于需要在运动或震动状态下使用的产品连接。当然,在冠簧产品的生产过程中,我们也有过失误,为此付出了相当大的代价。幸运的是我们的团队没有放弃,遇到的难题一个一个被功克。最终实现了性能良好、寿命可达到10000次以上的产品。

2.  外壳氧化、变形、拉伸破裂、电镀不良(如露铜和盐雾NG),后工序(铆压)造成的损伤等。

    对于外壳的问题点,只需要简单概括一下就好,除了外被损伤会导致组装成品后的盐雾测试不达标。其他外观、尺寸都是按协会标准生产,基本上不会影响到产品的使用功能。

3.  胶芯的最常见不良,主要表现在缩水、破裂、偏芯(即圆孔同芯度)和色差等。

①.胶芯缩水、破裂,影响的因素很多,包括材料(添加水口料)、成型温度、成型时间以及是否在常温下冷却等等。(补充说明;常说的水口料通常包括水口、制程中之不良品、调机品、调试机器时的料头;)

管控建议;机台稳定性和人员的正常流动,是发生异常的最主要因素。所以,必须将成型的相关参数以文件(SOP)形式定议,人员培训考核后方能进行操作,同时要有人监督执行情况(如:IPQC)。另外,就是胶芯材质的选用必须考虑以下因素;客户使用的焊接温度、焊接时间,材料的耐温、防火级别等等。目前D-SUB连接器基本都是用PBT材质,部分客户要求操作温度较高的,也会选用LCP材质。改善问题点最为重要的是水口料的添加。首先,添加的比例一定要≦25%,超过此比例或者水口料反复使用(正常情况,二次水口是不允许被使用的),是造成胶芯严重缩水和易破裂最直接的原因。客户对连接器性能要求高的最好采用原料生产,拒绝添加水口。同时,制程中的不良品、调机品,是不包括已组装过端子和外壳的拆解物料。通过长时间对异常问题的统计分析发现,大部分连接器的耐电压测试NG、成品短路不良等,都是因胶芯内含有金属杂质造成的。

②.偏芯;对于冲压型连接器和车削剖槽结构的产品来说,胶芯偏芯管控在0.15MM以内,对组装和产品的使用性能造成的隐患并不太明显,基本可以忽略不计。但是,冠簧结构产品,所使用的胶芯同芯度尺寸需要在0.05MM以内(还需要评估主体的内孔与端子外径的过盈公差)。以下案例就是因同芯度问题,造成直接损失超过10万。

实配后效果。圆孔不同芯使端子头部缩口位置处在圆孔中间或某侧,造成公端子对插困难或无法对插。

端子扁位是与胶芯扁位组装定位的,产品组装后端子不居中。

图中箭头所示圆孔同芯度超过0.13MM

示例1;针孔同芯度偏芯超0.15MM,导致公母无法对插(仅前盖或后盖偏芯)。


示例2:胶芯前后盖不同芯,导致端子歪斜。除了会造成示例1中的异常问题以外,还会导致冲PIN公端挤压断裂、寿命不达标等问题。

左图为正常实配效果。右图中前、后盖偏芯0.38MM

前后盖实配后,将端子挤压歪斜/断裂。对插寿命不达标等等。

 

4.  螺丝、螺母、鱼叉、支架(分铁支架、铜支架和塑胶支架)等。此部分配件,相对来说问题点比较少,以下做个粗略的统计。

①. 螺丝、螺母和鱼叉最常见问题点有螺纹不规则、攻牙尺寸不到位、翻铆位置偏芯以及电镀后铆压脱皮(百格测试NG)、开裂等。

管控重点与其他零部件无异,生产参数文件化记录并培训。所使用的模、治具严格按使用寿命监管到位。检验治具(如通止规标准件)定期校验,按定议的AQL执行检验。问题点还是在可控范围内的。致于铆压脱皮、开裂,一般因镀层过厚所致。按客户的盐雾标准设定镀层厚度,正常控制在镍不超过180 U"或都底层+表层不要超过280 U"。可控制异常的发生。

②.带支架的连接器,多数为板端(前面所说的弯插板类型)使用。对整个产品来说,是起到一个辅助固定作用的。所以,外观和尺寸要求并不严格,塑胶类型最常见的仅成型批锋一项。铁、铜支架需要特别注意成型的角度,和匹配产品PCB板孔位的间距尺寸(如右图),此两点影响着连接器与PCB板的贴合效果。   

    1.00MM和高密度0.76MM系列的零部件的问题点和管控点,基本上讲完了。解决掉零部件的异常问题,成品组装自然就顺畅了。最后,简述一下组装过程中的注意事项(冲压端子类型的产品,多为自动机组装。以下主要是针对车削端子类连接器);①.最易发生的前后壳反向。可在铆压治具上,利用宽窄边定位防呆来解决。②.杯口反向。人工核对扁位插端子,不可控因素较多暂不能100%杜绝。目前,依靠后工序人员互检,铆压前全检来预防。最终的目标是实现自动化组装,从根本上改善此问题点。带铆钉、螺母等需要管控扭力的产品。需要清楚的定议铆压行程,并对此项目做好首检、定时自检、末检的监控。

此次,主要介绍了1.00MM和高密度0.76MM系列的内容。关于车针D-SUB大电流、D-SUB混装、D-SUB射频和D-SUB防水等系列产品(附样图),如果有兴趣了解或者有任何建议,欢迎联系我们,我们一起成长。

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