端子電(diàn)鍍基本知識

　　一(yi)、定義

　　電鍍：是金(jīn)屬電沉積過程(cheng)的一種，指簡單(dan)金屬離子🙇🏻或絡(luò)🈲離子通過電化(hua)學方法在固體(tǐ)(導體或半導體(ti))表面上放電還(hai)原爲金屬原子(zǐ)附着于電極表(biao)面，從而獲得一(yi)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(bian)外觀，提高耐蝕(shí)性，抗磨性，增強(qiáng)硬度，提供特殊(shū)的光、電、磁、熱等(deng)表面性質。

 

　　三、端(duān)子電鍍簡介

　　大(da)多數的電子連(lian)接器，端子都要(yao)作表面處理，一(yī)般🐕即指電鍍。有(yǒu)兩個主要原因(yin)：一是保護端子(zi)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(chu)界面，特别是膜(mo)層控制。換句話(huà)說🔴，使之更容易(yì)實現金屬對金(jin)屬的接觸。

　　防止(zhǐ)腐蝕：

　　多數連接(jie)器簧片是銅合(he)金制作的，通常(cháng)會在使用環境(jìng)中腐蝕，如氧化(hua)、硫化等。端子電(dian)鍍就是讓簧片(pian)與環境隔離，防(fang)🈲止腐蝕的發生(sheng)。電鍍的材料，當(dāng)然要👣是不會腐(fǔ)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(yī)🙇‍♀️是在于連接器(qì)的設計，建立和(hé)保持一個穩定(dìng)的端子接觸界(jiè)面。二是建立金(jīn)屬性的接觸，要(yào)求在插入時，任(rèn)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(qu)别也就是貴金(jīn)屬電🏃🏻鍍和非貴(guì)金🈲屬電鍍的區(qū)别。

　　貴金屬電鍍(du)，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(biǎo)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(cái)擴散、端子腐蝕(shí)等的影響。

 

　　非金(jīn)屬電鍍，特别是(shì)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(hěn)容易破裂，而建(jiàn)立了金屬性的(de)接觸區域。

　　(1)貴金(jin)屬端子電鍍

　　貴(gui)金屬端子電鍍(du)是指貴金屬覆(fu)蓋在底層表面(mian)，底層通常⭐爲鎳(niè)。一般的連接器(qi)鍍層厚度：15~50u金，50~100u鎳(nie)。最常用的貴☂️金(jīn)屬電鍍有金📱、钯(bǎ)及♉其合金。

　　金是(shi)最理想的電鍍(dù)材料，有優異的(de)導電及導熱性(xing)能。事實上在任(rèn)何環境中都防(fang)腐蝕。由于這些(xiē)優點🔴，在要求高(gāo)可靠☂️性的📱應用(yong)場合的連接器(qi)中，主要的⛱️電鍍(dù)是金，但金的成(cheng)本👌很高。

　　钯也是(shi)貴金屬，但與金(jin)相比有高的電(dian)阻、低的熱傳☀️遞(di)和🧑🏽‍🤝‍🧑🏻差的防腐蝕(shi)性，可是耐摩擦(ca)性有優勢。一般(ban)采用钯鎳合金(jīn)(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(xìng)

　　在電鍍工藝中(zhong)，金在衆多暴露(lu)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(ceng)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(hen)低，實際降低的(de)速率可以忽略(luè)。這就是爲什麽(me)電鍍的貴金屬(shǔ)💋厚度通常在15~50u範(fàn)圍内的原因。多(duō)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(miàn)的磨損，也會造(zao)成基材暴露。電(diàn)鍍表面的磨損(sǔn)或壽命取決于(yu)表面處理的兩(liǎng)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(yìng)的活化劑，其中(zhong)Co(钴)是最常見的(de)硬化劑，能提高(gao)金的耐磨損性(xìng)。钯鎳電鍍的選(xuan)擇可大大提高(gao)貴🔞金屬鍍層的(de)㊙️耐摩性和壽命(ming)。一般在20~30u的钯鎳(niè)合金上再覆蓋(gai)3u的金鍍層，既有(you)良好的導電性(xing)，又有很高的耐(nai)磨性。另外，通常(chang)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(diàn)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(miàn)💘，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(shǎo)了小孔腐蝕的(de)💋潛在的可能;并(bìng)提供了位于貴(guì)🏃金屬電鍍層之(zhī)下的一層硬的(de)支🏒撐層，從而提(tí)高了鍍層壽命(ming)。什麽樣的厚度(dù)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(shì)擇50~100u的厚度。

 

　　(2)非貴(gui)金屬電鍍

　　非貴(guì)金屬電鍍不同(tóng)于貴金屬之處(chu)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(jie)🐆觸界面，這些膜(mó)層的存在必須(xū)要考慮到.一般(ban)來講，對于非貴(gui)金屬的電鍍，正(zheng)向力要求很高(gāo)足以破壞膜層(ceng)，進而保持端子(zi)接觸界面的完(wan)整。擦洗作用對(duì)于含有膜層的(de)端子表面🔱顯得(de)也很重✂️要。

　　端子(zi)電鍍中有三種(zhǒng)非金屬表面處(chù)理：錫(錫鉛合金(jin)✏️)、銀和🌈鎳。錫是❗最(zuì)常用的，銀對高(gao)電流有優越性(xing)，鎳隻限于🏃應用(yong)于高溫場合。

　　a. 錫(xī)表面處理

　　錫也(yě)指錫鉛合金，特(te)别是錫93-鉛3的合(hé)金。

　　我們是從錫(xi)的氧化物膜層(céng)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(biao)面會覆蓋一層(ceng)硬的、薄的、易碎(sui)的氧化物膜。氧(yang)化膜下面是柔(rou)軟的錫。當🏃🏻‍♂️某種(zhǒng)正向力作用于(yú)膜層時，錫的氧(yang)化物，由于很薄(báo)，不能承受這🏃‍♀️種(zhǒng)負荷，而又因爲(wèi)它很脆，易碎♍而(ér)開裂。在這樣的(de)條件下😍，負載轉(zhuǎn)移至錫層，由于(yú)又軟又柔順，在(zài)負載作下很容(rong)易💋流動。因爲錫(xi)的流動👅，氧化物(wù)的開裂更寬了(le)。通🌈過裂縫和間(jian)隔層。錫擠壓至(zhì)表面提供金屬(shǔ)接觸。錫鉛合金(jīn)中鉛的作用是(shi)減😄少錫須的産(chan)生。錫須是💘在應(ying)力作用下，錫的(de)電鍍物💃🏻表面形(xíng)成一層單晶體(ti)(錫🌈須)。錫須會在(zài)端子間形成短(duan)路。增加2%或更多(duo)的鉛即能減少(shao)錫須。還有一類(lei)比例的錫鉛合(he)金是錫：鉛=60：40，接近(jìn)于😍我們焊接的(de)成份比例(63：37)，主要(yào)用🛀于要焊接的(de)連接器中。但是(shì)最近有越來越(yuè)多的法律要🍓求(qiú)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(qiu)無鉛電鍍，主要(yào)有純錫、錫/銅和(hé)錫/銀☁️電鍍，可以(yi)通💋過在銅與錫(xī)層💞之間鍍一層(ceng)鎳或使用不光(guāng)滑的無光澤的(de)錫表面減🥵緩錫(xī)須的産生。

　　b.銀表(biǎo)面電鍍

　　銀認爲(wèi)是非貴金屬端(duān)子表面處理，因(yīn)爲它與硫、氯發(fa)生反應形成硫(liú)化膜。硫化膜是(shi)半導體，會形成(cheng)“二極管✏️”的特征(zheng)。

　　銀也是軟的，與(yu)軟金差不多。因(yin)爲硫化物不容(róng)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(liu)下不會熔解，是(shi)用在高電流端(duan)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(mian)處理，潤滑的作(zuo)用是不同的，主(zhu)要有兩個功能(néng)：降低摩擦系數(shù)和提供環境隔(gé)離💔a.降低摩擦系(xi)數有兩個效果(guo)：第一、降低連接(jiē)器的插入力;第(dì)二、通過降低摩(mó)損提高連接器(qì)🐆的壽命b.端子潤(rùn)滑能夠通過形(xíng)成“封閉層”阻止(zhǐ)或延緩環境對(duì)接觸界面的接(jiē)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(jiang)低摩擦系數，提(ti)高連接💰器的壽(shou)命。對于錫的表(biǎo)面處理，端子潤(run)滑是提供環境(jìng)隔離，防止摩擦(cā)腐蝕。雖然在電(diàn)鍍的下💋一工序(xu)能💃夠添加潤滑(huá)劑，但它隻是一(yi)種補充的操作(zuo)。對于那些需要(yào)焊接到PCB闆的連(lián)接器，焊💘接清洗(xǐ)可能失去了潤(rùn)滑劑。潤滑劑粘(zhan)灰塵，如果應用(yong)在有灰塵的環(huan)境中會導緻電(diàn)阻增大，壽㊙️命降(jiàng)低。最後，潤滑⁉️劑(jì)的耐溫度的能(neng)力也可能限制(zhì)它的應用。z

　　(4) 端子(zǐ)表面處理小結(jie)

　　貴金屬電鍍，假(jia)定覆蓋在50u的鎳(niè)底層上。

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

　　钯(ba)并不推薦使用(yong)于可焊接性保(bao)護場合

　　銀對生(sheng)鏽和遷移敏感(gan)，主要用于電源(yuan)連接器，通過潤(rùn)🔆滑，銀🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的壽命可(ke)顯著改善

　　錫有(you)好的環境穩定(ding)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(hé)金材料是優良(liáng)的端子電鍍材(cái)料之一，它㊙️成本(ben)☂️相對便宜，接觸(chu)電阻低，焊接性(xing)好，在相應使用(yòng)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(xia)面是10條鐵律，但(dan)是随着未知運(yun)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(xi)材料就要保證(zhèng)公母端子對插(chā)後有較好的✉️機(ji)械🐇穩🔞定性。

　　即振(zhèn)動環境中不建(jian)議使用鍍錫材(cái)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(shēng)微動腐蝕(微振(zhèn)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(yuan)材料暴露從而(er)🔴被氧化，緻使接(jiē)觸電⛱️阻顯著升(sheng)🔞高。

　　2.爲了保持鍍(du)錫端子間穩定(ding)的接觸，應該在(zai)端子上施加至(zhi)㊙️少100克以上的正(zhèng)向壓着力。

　　3.鍍錫(xī)端子間需要輔(fu)助潤滑。

　　原因：這(zhè)是跟着上面第(di)二條來的，端子(zǐ)正向壓力大了(le)，适當潤滑是很(hen)有必要的，最好(hao)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(sheng)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(jian)議加一層鍍鎳(nie)在中間🌐，因爲鎳(nie)錫金屬間化合(he)物生長慢一些(xie)☔。

　　5.多種鍍錫工藝(yi)不會對電氣性(xìng)能産生很大差(chà)異。比如鍍♍亮錫(xi)比較美觀;啞光(guāng)錫(matte)要保持表面(miàn)幹淨以至于不(bu)影響可焊性。黃(huáng)銅鍍🐇錫應該加(jia)一層鎳底，用來(lái)🛀🏻防止基🌈材當中(zhong)的鋅流失，因爲(wei)⚽鋅流失會導緻(zhì)可焊性下降。

　　6. 鍍(du)錫鍍層厚度盡(jìn)量在100~300微英寸。低(di)于100大多會用到(dào)成本較低🏃🏻‍♂️且對(dui)可焊性要求不(bu)高的産品上。

　　7.不(bu)建議鍍錫和鍍(du)金端子配合使(shǐ)用。原因：因爲這(zhè)樣做會更容🔞易(yi)被氧化腐蝕。錫(xī)會轉移到黃金(jīn)表面，這最終會(huì)導緻鍍⛷️錫氧♻️化(huà)物堆積在更堅(jian)硬的鍍金基體(ti)上。在較硬的鍍(dù)金物上破壞錫(xī)氧化物比直接(jiē)從鍍錫上穿過(guo)錫氧化物要困(kun)難得多。但是✊鍍(dù)錫和鍍銀對配(pèi)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(xī)層上面的氧化(hua)層去掉，實現可(kě)靠的金💃屬間接(jie)觸。即使是ZIF端子(zi)(零🔆插入力端子(zi))也建議這麽做(zuo)。

　　9.鍍錫或鍍錫合(he)金端子不适合(hé)在電路頻繁通(tōng)斷的場合中運(yùn)用。錫材料熔點(dian)低，不适合在頻(pín)繁通斷場合，比(bǐ)如起電弧🌈的觸(chu)點地方使用。

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