端子電(dian)鍍基本知識

　　一(yī)、定義

　　電鍍：是金(jin)屬電沉積過程(cheng)的一種，指簡單(dān)金屬離子或絡(luo)離💋子通過電化(huà)學方法在固體(tǐ)(導體或半導體(tǐ)㊙️)表面上放電還(hái)原爲⚽金屬原子(zi)附着于電極表(biao)面，從而獲得一(yī)金屬層的過⚽程(chéng)。

 

　　二、目的

　　電鍍由(you)改變固體表面(mian)特性從而改變(biàn)外觀，提高耐蝕(shi)性，抗磨性🔴，增強(qiang)硬度，提供特殊(shu)的光、電、磁、熱等(děng)表面性質。

 

　　三、端(duān)子電鍍簡介

　　大(dà)多數的電子連(lian)接器，端子都要(yao)作表面處理，一(yi)般即💋指電鍍。有(yǒu)兩個主要原因(yin)：一是保護端子(zǐ)簧片基材不受(shou)腐蝕;二🔴是優化(huà)端子表面的性(xìng)能，建立和保持(chi)端子間的接❄️觸(chù)界面♌，特别是膜(mó)層控✏️制。換句話(hua)說，使之更容易(yì)實現金屬對金(jīn)屬的接觸。

　　防止(zhi)腐蝕：

　　多數連接(jiē)器簧片是銅合(hé)金制作的，通常(chang)會在使用♊環境(jìng)中腐蝕，如氧化(hua)、硫化等。端子電(diàn)鍍就是讓簧片(pian)👅與環境隔‼️離，防(fáng)⁉️止腐蝕的發生(shēng)。電鍍的材料，當(dāng)然要🚶‍♀️是不會👄腐(fu)蝕的，至少在應(yīng)用環境中如此(ci)。

　　表面優化：

　　端子(zǐ)表面性能的優(yōu)化可以通過兩(liang)種方式實現。一(yi)是在于連接☎️器(qi)的設計，建立和(hé)保持一個穩定(ding)的端子接觸界(jiè)面。二是建🍓立金(jin)屬性的接觸，要(yao)求在插入時，任(ren)何表面膜層是(shi)不存在的或會(huì)破裂。沒有膜層(ceng)和膜層破裂這(zhe)兩種形式的區(qū)别也就是✌️貴金(jīn)屬電🛀鍍和非貴(gui)金屬電鍍的區(qū)别。

　　貴金屬電鍍(dù)，如金、钯、及其合(he)金，是惰性的，本(běn)身沒有膜層⁉️。因(yīn)此，對于這些表(biao)面處理，金屬性(xìng)的接觸是“自動(dong)的”。我們要考慮(lü)的是如何保持(chi)端子表面的“高(gāo)貴🏒”，不受外來因(yīn)素，如污染、基材(cai)擴散、端子腐蝕(shí)等的影響。

 

　　非金(jīn)屬電鍍，特别是(shi)錫和鉛及其合(he)金，覆蓋了一層(ceng)氧👌化膜，但在插(cha)入時，氧化膜很(hen)容易破裂，而建(jian)立了金屬性的(de)接觸區域。

　　(1)貴金(jīn)屬端子電鍍

　　貴(guì)金屬端子電鍍(du)是指貴金屬覆(fù)蓋在底層表面(miàn)，底層😍通👅常🤟爲♍鎳(niè)⛹🏻‍♀️。一般的連接器(qì)鍍層厚度：15~50u金，50~100u鎳(niè)。最常用的貴金(jin)屬電鍍有金、钯(bǎ)及💃其合金。

　　金是(shì)最理想的電鍍(du)材料，有優異的(de)導電及導熱性(xìng)能。事☔實上在任(rèn)何環境中都防(fang)腐蝕。由于這些(xie)優點，在要🈲求高(gāo)可靠性的應用(yòng)場合的連接器(qì)中，主要的電鍍(du)是金，但金的成(cheng)本很高。

　　钯也是(shì)貴金屬，但與金(jin)相比有高的電(diàn)阻、低的熱傳遞(dì)和差⭐的✍️防腐蝕(shi)性，可是耐摩擦(cā)性有優勢。一般(bān)采用钯鎳合金(jin)(80~20)應用于連接🤩器(qi)的接線柱中(POST)。

　　設(shè)計貴金屬電鍍(du)時需要考慮以(yǐ)下事項：

　　a.多孔性(xing)

　　在電鍍工藝中(zhong)，金在衆多暴露(lù)在表面的污點(diǎn)上成💛核。這些✊核(he)繼續增大而在(zai)表面展開，最後(hòu)這些島狀❌物(孤(gū)立的物體)互相(xiang)沖撞而完全覆(fu)蓋了表面，形成(chéng)多孔性的電鍍(dù)表面。金鍍層的(de)多孔性與鍍層(céng)厚度❗有一定的(de)關系。在15u以下，多(duō)孔性🏃🏻‍♂️迅速增加(jiā)⛷️，50u以上，多孔性很(hěn)低，實際降低的(de)速率可以忽略(lue)。這就是爲什麽(me)電鍍的貴金屬(shu)厚度通常在15~50u範(fàn)圍内的原因。多(duo)孔性和基材的(de)🏃‍♂️缺陷，如包含物(wù)、疊層、沖壓痕迹(jì)、沖壓不正🌏确的(de)清洗、不正确的(de)♋潤滑等也有一(yī)定✍️的關系。

　　b.磨損(sǔn)

　　端子電鍍表面(mian)的磨損，也會造(zao)成基材暴露。電(dian)鍍表💔面的磨損(sǔn)或壽命取決于(yu)表面處理的兩(liang)種特性：摩擦系(xì)數和🎯硬度。硬度(du)增加，摩擦系數(shù)減少，表面處理(li)的壽命🈲會提高(gao)。電鍍金🈚通常爲(wei)硬金，含有變硬(ying)的活化劑，其中(zhōng)💞Co(钴)是最常見的(de)硬化劑，能提高(gāo)🐇金的耐磨🔞損性(xing)。钯鎳電鍍的選(xuǎn)擇可大大提高(gao)貴金屬鍍層的(de)耐摩性和壽命(mìng)。一般在20~30u的钯鎳(nie)合金上再覆蓋(gai)3u的金鍍層，既有(yǒu)💁良好的導電性(xìng)，又有很高的耐(nai)磨性。另外，通常(cháng)便用鎳底層來(lai)進一步提高壽(shòu)命。

　　c.鎳底層

　　鎳底(di)層是貴金屬電(dian)鍍要考慮的首(shou)要因素，它提供(gong)了幾項重要功(gōng)能，确保端子接(jiē)觸界面的完整(zheng)性。通過正面性(xing)的氧㊙️化物🙇‍♀️表面(mian)，鎳提供了一層(céng)有效的隔離層(céng)，阻隔了基材和(he)小㊙️孔，從而減少(shao)了小孔腐蝕的(de)潛在的可能;并(bìng)提供了位于貴(gui)🏃🏻‍♂️金屬電鍍層之(zhi)下的一層硬的(de)支撐層，從而提(ti)高了鍍層壽🤞命(mìng)。什麽樣的㊙️厚度(du)合适呢🌈?鎳底層(ceng)越厚，磨損越低(dī)，但從成本及控(kong)制表面的粗造(zào)度考慮，一般是(shi)擇50~100u的厚度。

 

　　(2)非貴(guì)金屬電鍍

　　非貴(gui)金屬電鍍不同(tóng)于貴金屬之處(chù)在于它們總是(shi)有一定數量‼️表(biao)面膜層。由于連(lian)接器的目的是(shì)提供和保☂️持一(yi)個金屬性🔴的接(jiē)觸界面，這些膜(mo)層的存在必須(xu)要考慮到.一般(ban)來講，對于👉非貴(gui)金屬的電鍍，正(zhèng)向力要求很高(gao)足以破壞膜層(ceng)，進而保持端子(zi)接觸界面的完(wán)整。擦洗作用對(duì)于含有膜層的(de)端子表面顯得(dé)也很重要。

　　端子(zǐ)電鍍中有三種(zhong)非金屬表面處(chu)理：錫(錫鉛合金(jīn))、銀和鎳。錫是最(zuì)常用的，銀對高(gāo)電流有優越性(xìng)，鎳隻限于📧應用(yòng)于高溫場合。

　　a. 錫(xi)表面處理

　　錫也(yě)指錫鉛合金，特(tè)别是錫93-鉛3的合(hé)金。

　　我們是從錫(xī)的氧化物膜層(ceng)很容易被破壞(huài)的事實♋而🏃‍♂️提出(chū)使用錫的表面(mian)處理。錫鍍層表(biǎo)面會覆蓋一層(céng)硬的、薄的、易碎(suì)的氧化🏃‍♀️物膜。氧(yǎng)化膜下面是柔(rou)軟的錫。當某種(zhong)正向力作用于(yu)膜層時，錫的氧(yǎng)化物，由于很薄(bao)，不能承受這種(zhǒng)負荷，而🔱又因爲(wèi)它很脆，易碎而(er)開裂。在這樣的(de)條件下，負載轉(zhuan)移至錫層，由于(yu)又軟又柔順，在(zai)負載作下很容(rong)易流動。因爲錫(xī)的流動，氧化物(wu)的📧開裂更寬了(le)。通過裂縫和間(jian)隔層。錫擠壓至(zhi)表面提供金屬(shǔ)接觸。錫鉛合金(jīn)中鉛的作用是(shì)減少錫須的産(chǎn)生。錫須是在應(yīng)力作用下，錫的(de)電鍍物💃🏻表面形(xing)成一層單晶體(tǐ)(錫須)。錫須會在(zai)端子間形成☂️短(duǎn)路。增加2%或更多(duō)的鉛即🔱能🐕減少(shǎo)錫須。還有一類(lei)比例的錫鉛合(hé)金是錫：鉛=60：40，接近(jin)于我♉們焊接的(de)成份比例(63：37)，主要(yao)用于要焊接的(de)連接器中。但是(shi)最近有越來♉越(yue)多的法律要📐求(qiu)在電子及電氣(qì)産品中減少鉛(qian)的含量，很多的(de)電鍍端子要求(qiú)無鉛電鍍，主要(yao)有純錫、錫/銅和(he)錫/銀電鍍，可以(yǐ)通過在銅與錫(xī)層📱之間鍍一層(céng)鎳或使用不光(guang)滑的無光澤的(de)錫表面減🌏緩錫(xi)須的産生。

　　b.銀表(biao)面電鍍

　　銀認爲(wèi)是非貴金屬端(duān)子表面處理，因(yin)爲它與硫、氯☔發(fā)生反應形成硫(liú)化膜。硫化膜是(shì)半導體，會形成(cheng)“二極管”的特征(zhēng)。

　　銀也是軟的，與(yǔ)軟金差不多。因(yin)爲硫化物不容(rong)易被破壞，所以(yǐ)銀不存在摩擦(ca)腐蝕。銀有優異(yì)的導電及熱傳(chuan)導性，在高電流(liú)下不會熔解，是(shì)用在高電流端(duān)子表面處理的(de)極好的材料。

 

　　(3)端(duan)子潤滑

　　對于不(bú)同的端子表面(miàn)處理，潤滑的作(zuo)用是不同的，主(zhu)要有兩🔴個功能(neng)：降低摩擦系數(shu)和提供環境隔(ge)離a.降低💛摩擦🔞系(xi)數有兩個效果(guǒ)：第一、降低連接(jiē)器的插入力;第(di)🈲二、通過🔞降低摩(mó)損提高連接器(qi)的壽命b.端子潤(rùn)滑能夠通過形(xíng)成“封閉層”阻止(zhi)或延緩環境對(dui)接觸界面的接(jie)觸，而提供環境(jing)的隔離。一般來(lái)說，對于❤️貴金屬(shǔ)表面處理，端子(zǐ)潤滑是用來降(jiàng)低摩擦🎯系數，提(ti)高連接器的壽(shou)命。對于錫的表(biao)面處理，端子潤(rùn)滑是🌈提供環境(jing)隔離，防止摩擦(cā)腐蝕。雖然在電(dian)鍍的下一工序(xu)能夠添加潤滑(huá)劑，但它隻是一(yī)種補充的操作(zuò)。對于那些需要(yao)焊接到PCB闆的連(lian)接器，焊接清洗(xi)可⛷️能失去了潤(run)滑劑。潤滑劑💞粘(zhān)♍灰塵，如果應用(yòng)在有灰塵的環(huan)境中會導緻電(dian)阻增大，壽🌈命降(jiàng)低。最後，潤滑劑(ji)的耐溫✌️度的能(néng)力也可能限制(zhì)它的應用。z

　　(4) 端子(zǐ)表面處理小結(jié)

　　貴金屬電鍍，假(jiǎ)定覆蓋在50u的鎳(niè)底層上。

　　金是最(zui)常用材料，厚度(du)取決于壽命要(yào)求，但可能受到(dao)多孔性沖擊。

　　钯(bǎ)并不推薦使用(yòng)于可焊接性保(bǎo)護場合

　　銀對生(sheng)鏽和遷移敏感(gǎn)，主要用于電源(yuán)連接器，通過潤(run)滑，銀的壽命可(kě)顯著改善

　　錫有(you)好的環境穩定(dìng)性，但必須保證(zhèng)機械穩定性。

 

　　四(sì)、端子鍍錫的10條(tiao)鐵律

　　錫或錫合(he)金材料是優良(liáng)的端子電鍍材(cai)料之一，它⛱️成本(ben)相🏒對便宜，接觸(chu)電阻低，焊接性(xìng)好，在相應使用(yong)環境🛀🏻中的性能(néng)㊙️也可🏃以達😄到工(gōng)程設計要求，是(shì)替代金和其他(tā)貴重金屬的📱理(li)想鍍層材料。

　　下(xià)面是10條鐵律，但(dàn)是随着未知運(yùn)用不斷湧現，相(xiang)信還有很多的(de)規律等待大家(jiā)發掘。

　　1. 使用鍍錫(xī)材料就要保證(zheng)公母端子對插(chā)後有較好的機(ji)械穩定性。

　　即振(zhen)動環境中不建(jiàn)議使用鍍錫材(cai)料端子。原因：振(zhèn)動👄環境下，端子(zi)金屬材料差熱(rè)膨脹系數differential thermalexpansion (DTE)不盡(jin)相同，容易産生(sheng)微動腐蝕(微振(zhen)腐蝕Fretting),一般端子(zǐ)會在10~200微米⭐範圍(wéi)内往複摩擦導(dǎo)緻鍍層損🐪壞，原(yuán)材料暴露從而(er)被氧化，緻使接(jiē)觸電⭕阻顯著升(shēng)高。

　　2.爲了保持鍍(du)錫端子間穩定(dìng)的接觸，應該在(zài)端子上施加至(zhì)少100克以上的正(zheng)向壓着力。

　　3.鍍錫(xi)端子間需要輔(fǔ)助潤滑。

　　原因：這(zhè)是跟着上面第(dì)二條來的，端子(zi)正向壓力大了(le)，适當潤💋滑是很(hěn)有必要的，最好(hǎo)公母端都潤滑(huá)，最🈲少一端做潤(rùn)滑🔅處理。

　　4.持續高(gao)溫環不建議使(shǐ)用鍍錫材料。原(yuán)因：高溫緻使銅(tóng)和錫之㊙️間産生(shēng)金屬間化合物(wù)加快，導緻中間(jian)層變脆變硬，影(yǐng)響正常使用。建(jiàn)議加一層鍍鎳(nie)在中間💘，因爲鎳(niè)錫金屬間化合(he)物生長慢一些(xiē)。

　　5.多種鍍錫工藝(yì)不會對電氣性(xìng)能産生很大差(cha)異。比如鍍🏃‍♀️亮錫(xi)比🔞較美觀;啞光(guang)錫(matte)要保持表面(mian)幹淨以至于不(bú)影響可焊❌性。黃(huang)✔️銅鍍錫應該加(jiā)一層鎳底，用來(lái)防止基♍材當中(zhong)的鋅流失，因爲(wèi)鋅流失🎯會導緻(zhì)可焊性下降。

　　6. 鍍(dù)錫鍍層厚度盡(jìn)量在100~300微英寸。低(dī)于100大多會用到(dào)成📐本較低🔆且對(duì)可焊性要求不(bu)高的産品上。

　　7.不(bu)建議鍍錫和鍍(dù)金端子配合使(shi)用。原因：因爲這(zhe)樣做會更容易(yì)被氧化腐蝕。錫(xi)會轉移到黃金(jin)表面，這最終會(hui)導緻鍍錫氧化(hua)物堆積在更堅(jian)硬的鍍金基體(ti)上。在📱較硬的鍍(du)金物🙇🏻上破壞錫(xi)氧化物比直接(jiē)從⛷️鍍錫上穿過(guo)錫氧化🛀物要困(kùn)難✂️得多。但是❓鍍(dù)錫和鍍🏃🏻‍♂️銀對配(pei)的微動摩擦狀(zhuang)況和兩端都鍍(dù)錫的差不多。

　　8.鍍(du)錫端子互配時(shí)最好先對插兩(liang)三次。這樣做的(de)目的是将🏒鍍錫(xi)♍層上面的氧化(hua)層去掉，實現可(kě)靠的金屬間接(jiē)觸。即使是ZIF端子(zi)(零插入力端子(zi))也建議這麽做(zuò)。

　　9.鍍錫或鍍錫合(he)金端子不适合(he)在電路頻繁通(tong)斷的場合中運(yun)用。錫材料熔點(diǎn)低，不适合在頻(pín)繁通斷場合，比(bi)如起📞電弧的觸(chù)點地方使用。

　　10.鍍(du)錫端子适合在(zài)幹燥電路和要(yào)求不是很高的(de)情況下運用。