端子的電鍍與檢驗
發布時間:2011-03-16
中心議題:
- 端子電鍍的定義與目的
- 貴金屬端子電鍍
- 非貴金屬電鍍
- 端子潤滑
- 端子表麵處理小結
端子電鍍的定義與目的
電鍍:是金屬電沉積過程的一種,指簡單金屬離子或絡離子通過電化學方法在固體(導體或半導體)表麵上放電還原為金屬原子附著於電極表麵,從而獲得一金屬層的過程。
電鍍由改變固體表麵特性從而改變外觀,提高耐蝕性,抗磨性,增強硬度,提供特殊的光、電、磁、熱等表麵性質。
大多數的電子連接器,端子都要作表麵處理,一般即指電鍍。有兩個主要原因:一是保護端子簧片基材不受腐蝕;二是優化端子表麵的性能,建立和保持端子間的接觸界麵,特別是膜層控製。換句話說,使之更容易實現金屬對金屬的接觸。
防止腐蝕:
多數連接器簧片是銅合金製作的,通常會在使用環境中腐蝕,如氧化、硫化等。端子電鍍就是讓簧片與環境隔離,防止腐蝕的發生。電鍍的材料,當然要是不會腐蝕的,至少在應用環境中如此。
表麵優化:
端(duan)子(zi)表(biao)麵(mian)性(xing)能(neng)的(de)優(you)化(hua)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)兩(liang)種(zhong)方(fang)式(shi)實(shi)現(xian)。一(yi)是(shi)在(zai)於(yu)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)設(she)計(ji),建(jian)立(li)和(he)保(bao)持(chi)一(yi)個(ge)穩(wen)定(ding)的(de)端(duan)子(zi)接(jie)觸(chu)界(jie)麵(mian)。二(er)是(shi)建(jian)立(li)金(jin)屬(shu)性(xing)的(de)接(jie)觸(chu),要(yao)求(qiu)在(zai)插(cha)入(ru)時(shi),任(ren)何(he)表(biao)麵(mian)膜(mo)層(ceng)是(shi)不(bu)存(cun)在(zai)的(de)或(huo)會(hui)破(po)裂(lie)。沒(mei)有(you)膜(mo)層(ceng)和(he)膜(mo)層(ceng)破(po)裂(lie)這(zhe)兩(liang)種(zhong)形(xing)式(shi)的(de)區(qu)別(bie)也(ye)就(jiu)是(shi)貴(gui)金(jin)屬(shu)電(dian)鍍(du)和(he)非(fei)貴(gui)金(jin)屬(shu)電(dian)鍍(du)的(de)區(qu)別(bie)。
貴金屬電鍍,如金、鈀、及其合金,是惰性的,本身沒有膜層。因此,對於這些表麵處理,金屬性的接觸是“自動的”。我們要考慮的是如何保持端子表麵的“高貴”,不受外來因素,如汙染、基材擴散、端子腐蝕等的影響。
非金屬電鍍,特別是錫和鉛及其合金,覆蓋了一層氧化膜,但在插入時,氧化膜很容易破裂,而建立了金屬性的接觸區域。
貴金屬端子電鍍
貴金屬端子電鍍是指貴金屬覆蓋在底層表麵,底層通常為鎳。一般的連接器鍍層厚度:15~50u金,50~100u鎳。最常用的貴金屬電鍍有金、鈀及其合金。
jinshizuilixiangdedianducailiao,youyouyidedaodianjidaorexingneng。shishishangzairenhehuanjingzhongdoufangfushi。youyuzhexieyoudian,zaiyaoqiugaokekaoxingdeyingyongchanghedelianjieqizhong,zhuyaodediandushijin,danjindechengbenhengao。
鈀也是貴金屬,但與金相比有高的電阻、低的熱傳遞和差的防腐蝕性,可是耐摩擦性有優勢。一般采用鈀鎳合金(80~20)應用於連接器的接線柱中(POST)。
設計貴金屬電鍍時需要考慮以下事項:
a.多孔性
在電鍍工藝中,金在眾多暴露在表麵的汙點上成核。這些核繼續增大而在表麵展開,最後這些島狀物(孤立的物體)互相衝撞而完全覆蓋了表麵,形成多孔性的電鍍表麵。金鍍層的多孔性與鍍層厚度有一定的關係。在15u以下,多孔性迅速增加,50u以上,多孔性很低,實際降低的速率可以忽略。這就是為什麼電鍍的貴金屬厚度通常在15~50u範圍內的原因。多孔性和基材的缺陷,如包含物、疊層、衝壓痕跡、衝壓不正確的清洗、不正確的潤滑等也有一定的關係。
b.磨損
端子電鍍表麵的磨損,也會造成基材暴露。電鍍表麵的磨損或壽命取決於表麵處理的兩種特性:摩擦係數和硬度。硬度增加,摩擦係數減少,表麵處理的壽命會提高。
電鍍金通常為硬金,含有變硬的活化劑,其中Co(鈷)是最常見的硬化劑,能提高金的耐磨損性。
鈀鎳電鍍的選擇可大大提高貴金屬鍍層的耐摩性和壽命。一般在20~30u的鈀鎳合金上再覆蓋3u的金鍍層,既有良好的導電性,又有很高的耐磨性。
另外,通常便用鎳底層來進一步提高壽命。
c.鎳底層
鎳底層是貴金屬電鍍要考慮的首要因素,它提供了幾項重要功能,確保端子接觸界麵的完整性。
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通過正麵性的氧化物表麵,鎳提供了一層有效的隔離層,阻隔了基材和小孔,從而減少了小孔腐蝕的潛在的可能;並bing提ti供gong了le位wei於yu貴gui金jin屬shu電dian鍍du層ceng之zhi下xia的de一yi層ceng硬ying的de支zhi撐cheng層ceng,從cong而er提ti高gao了le鍍du層ceng壽shou命ming。什shen麼me樣yang的de厚hou度du合he適shi呢ne?鎳nie底di層ceng越yue厚hou,磨mo損sun越yue低di,但dan從cong成cheng本ben及ji控kong製zhi表biao麵mian的de粗cu造zao度du考kao慮lv,一yi般ban是shi擇ze50~100u的厚度。
非貴金屬電鍍
非fei貴gui金jin屬shu電dian鍍du不bu同tong於yu貴gui金jin屬shu之zhi處chu在zai於yu它ta們men總zong是shi有you一yi定ding數shu量liang表biao麵mian膜mo層ceng。由you於yu連lian接jie器qi的de目mu的de是shi提ti供gong和he保bao持chi一yi個ge金jin屬shu性xing的de接jie觸chu界jie麵mian,這zhe些xie膜mo層ceng的de存cun在zai必bi須xu要yao考kao慮lv到dao.一(yi)般(ban)來(lai)講(jiang),對(dui)於(yu)非(fei)貴(gui)金(jin)屬(shu)的(de)電(dian)鍍(du),正(zheng)向(xiang)力(li)要(yao)求(qiu)很(hen)高(gao)足(zu)以(yi)破(po)壞(huai)膜(mo)層(ceng),進(jin)而(er)保(bao)持(chi)端(duan)子(zi)接(jie)觸(chu)界(jie)麵(mian)的(de)完(wan)整(zheng)。擦(ca)洗(xi)作(zuo)用(yong)對(dui)於(yu)含(han)有(you)膜(mo)層(ceng)的(de)端(duan)子(zi)表(biao)麵(mian)顯(xian)得(de)也(ye)很(hen)重(zhong)要(yao)。
端子電鍍中有三種非金屬表麵處理:錫(錫鉛合金)、銀和鎳。錫是最常用的,銀對高電流有優越性,鎳隻限於應用於高溫場合。
a. 錫表麵處理
錫也指錫鉛合金,特別是錫93-鉛3的合金。
我們是從錫的氧化物膜層很容易被破壞的事實而提出使用錫的表麵處理。錫鍍層表麵會覆蓋一層硬的、薄的、易yi碎sui的de氧yang化hua物wu膜mo。氧yang化hua膜mo下xia麵mian是shi柔rou軟ruan的de錫xi。當dang某mou種zhong正zheng向xiang力li作zuo用yong於yu膜mo層ceng時shi,錫xi的de氧yang化hua物wu,由you於yu很hen薄bo,不bu能neng承cheng受shou這zhe種zhong負fu荷he,而er又you因yin為wei它ta很hen脆cui,易yi碎sui而er開kai裂lie。在zai這zhe樣yang的de條tiao件jian下xia,負fu載zai轉zhuan移yi至zhi錫xi層ceng,由you於yu又you軟ruan又you柔rou順shun,在zai負fu載zai作zuo下xia很hen容rong易yi流liu動dong。因yin為wei錫xi的de流liu動dong,氧yang化hua物wu的de開kai裂lie更geng寬kuan了le。通tong過guo裂lie縫feng和he間jian隔ge層ceng。錫xi擠ji壓ya至zhi表biao麵mian提ti供gong金jin屬shu接jie觸chu。錫xi鉛qian合he金jin中zhong鉛qian的de作zuo用yong是shi減jian少shao錫xi須xu的de產chan生sheng。錫xi須xu是shi在zai應ying力li作zuo用yong下xia,錫xi的de電dian鍍du物wu表biao麵mian形xing成cheng一yi層ceng單dan晶jing體ti(錫須)。錫須會在端子間形成短路。增加2%或更多的鉛即能減少錫須。還有一類比例的錫鉛合金是錫:鉛=60:40,接近於我們焊接的成份比例(63:37),主zhu要yao用yong於yu要yao焊han接jie的de連lian接jie器qi中zhong。但dan是shi最zui近jin有you越yue來lai越yue多duo的de法fa律lv要yao求qiu在zai電dian子zi及ji電dian氣qi產chan品pin中zhong減jian少shao鉛qian的de含han量liang,很hen多duo的de電dian鍍du端duan子zi要yao求qiu無wu鉛qian電dian鍍du,主zhu要yao有you純chun錫xi、錫/銅和錫/銀電鍍,可以通過在銅與錫層之間鍍一層鎳或使用不光滑的無光澤的錫表麵減緩錫須的產生。
b.銀表麵電鍍
銀認為是非貴金屬端子表麵處理,因為它與硫、氯發生反應形成硫化膜。硫化膜是半導體,會形成“二極管”的特征。
銀(yin)也(ye)是(shi)軟(ruan)的(de),與(yu)軟(ruan)金(jin)差(cha)不(bu)多(duo)。因(yin)為(wei)硫(liu)化(hua)物(wu)不(bu)容(rong)易(yi)被(bei)破(po)壞(huai),所(suo)以(yi)銀(yin)不(bu)存(cun)在(zai)摩(mo)擦(ca)腐(fu)蝕(shi)。銀(yin)有(you)優(you)異(yi)的(de)導(dao)電(dian)及(ji)熱(re)傳(chuan)導(dao)性(xing),在(zai)高(gao)電(dian)流(liu)下(xia)不(bu)會(hui)熔(rong)解(jie),是(shi)用(yong)在(zai)高(gao)電(dian)流(liu)端(duan)子(zi)表(biao)麵(mian)處(chu)理(li)的(de)極(ji)好(hao)的(de)材(cai)料(liao)。
端子潤滑
對於不同的端子表麵處理,潤滑的作用是不同的,主要有兩個功能:降低摩擦係數和提供環境隔離
a. 降低摩擦係數有兩個效果:
第一、降低連接器的插入力;
第二、通過降低摩損提高連接器的壽命
b.端子潤滑能夠通過形成“封閉層”阻(zu)止(zhi)或(huo)延(yan)緩(huan)環(huan)境(jing)對(dui)接(jie)觸(chu)界(jie)麵(mian)的(de)接(jie)觸(chu),而(er)提(ti)供(gong)環(huan)境(jing)的(de)隔(ge)離(li)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo),對(dui)於(yu)貴(gui)金(jin)屬(shu)表(biao)麵(mian)處(chu)理(li),端(duan)子(zi)潤(run)滑(hua)是(shi)用(yong)來(lai)降(jiang)低(di)摩(mo)擦(ca)係(xi)數(shu),提(ti)高(gao)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)壽(shou)命(ming)。對(dui)於(yu)錫(xi)的(de)表(biao)麵(mian)處(chu)理(li),端(duan)子(zi)潤(run)滑(hua)是(shi)提(ti)供(gong)環(huan)境(jing)隔(ge)離(li),防(fang)止(zhi)摩(mo)擦(ca)腐(fu)蝕(shi)。
雖然在電鍍的下一工序能夠添加潤滑劑,但它隻是一種補充的操作。對於那些需要焊接到PCBbandelianjieqi,hanjieqingxikenengshiqulerunhuaji。runhuajizhanhuichen,ruguoyingyongzaiyouhuichendehuanjingzhonghuidaozhidianzuzengda,shoumingjiangdi。zuihou,runhuajidenaiwendudenengliyekenengxianzhitadeyingyong。
端子表麵處理小結
•貴金屬電鍍,假定覆蓋在50u的鎳底層上
•金是最常用材料,厚度取決於壽命要求,但可能受到多孔性衝擊
•鈀並不推薦使用於可焊接性保護場合
•銀對生鏽和遷移敏感,主要用於電源連接器,通過潤滑,銀的壽命可顯著改善
•錫有好的環境穩定性,但必須保證機械穩定性.
•壽命值隻是一個經驗值,僅供參考
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