端子電鍍基(ji)本知識

　　一、定義

　　電(dian)鍍：是金屬電沉積(ji)過程的一種，指簡(jiǎn)單金屬離子或絡(luo)離子通過電化學(xue)方法在固體(導體(tǐ)或半導體)表面上(shàng)放電還原爲金屬(shu)❌原子附着于電極(ji)表面，從而獲得一(yi)金屬層的過程。

 

　　二(er)、目的

　　電鍍由改變(bian)固體表面特性從(cong)而改變外觀，提高(gāo)耐蝕🌍性，抗磨性，增(zēng)強硬度，提供特殊(shu)的光、電、磁、熱等表(biǎo)面性質。

 

　　三、端子電(diàn)鍍簡介

　　大多數的(de)電子連接器，端子(zǐ)都要作表面處理(li)，一般即指電鍍。有(you)兩個主要原因：一(yī)是保護端子簧片(pian)基材不受腐蝕;二(èr)是優化端㊙️子表面(mian)的性能，建立和保(bǎo)🏃持端子間的接觸(chu)界面，特别是膜層(céng)控制。換句話說，使(shǐ)之更容易實現金(jīn)屬對金屬的接觸(chù)。

　　防止腐蝕：

　　多數連(lian)接器簧片是銅合(hé)金制作的，通常會(huì)在使用環境中腐(fǔ)㊙️蝕💚，如氧化、硫化等(deng)。端子電鍍就是讓(rang)簧片與環境隔離(lí)，防止腐蝕的發生(sheng)。電鍍的材料，當然(rán)要是不會腐蝕的(de)，至少在應用環境(jing)中如此。

　　表面優化(hua)：

　　端子表面性能的(de)優化可以通過兩(liang)種方式實現。一是(shì)在于🎯連接器的設(she)計，建立和保持一(yī)個穩定的端🐆子接(jie)觸界面。二是建🆚立(li)金👄屬性的接觸，要(yao)求在插入時，任何(hé)表面膜層是不存(cún)在的或會破裂。沒(méi)有膜層和膜層破(pò)❄️裂這兩種形式的(de)區别也就是🈲貴金(jīn)屬電鍍和非貴金(jīn)屬電鍍的區别。

　　貴(gui)金屬電鍍，如金、钯(ba)、及其合金，是惰性(xìng)的，本身沒有膜層(ceng)。因此🧡，對于這些表(biǎo)面處理，金屬性的(de)接觸是“自動的”。我(wǒ)們要考慮的🚩是如(ru)🚶‍♀️何保持端子表面(miàn)的“高貴”，不受外來(lái)因素，如污染、基材(cái)擴散、端子腐蝕等(deng)的影🙇‍♀️響。

 

　　非金屬電(dian)鍍，特别是錫和鉛(qiān)及其合金，覆蓋了(le)一層🚶‍♀️氧化膜🚶‍♀️，但在(zài)🏃插入時，氧化膜很(hěn)容易破裂，而建立(lì)了金屬👅性的接觸(chù)區域。

　　(1)貴金屬端子(zi)電鍍

　　貴金屬端子(zi)電鍍是指貴金屬(shǔ)覆蓋在底層表面(mian)，底層☎️通常爲鎳。一(yi)般的連接器鍍層(céng)厚度：15~50u金，50~100u鎳。最常用(yong)的貴金屬電鍍有(you)金、钯及‼️其合金。

　　金(jin)是最理想的電鍍(dù)材料，有優異的導(dǎo)電及導熱性能。事(shi)實㊙️上在任何環境(jìng)中都防腐蝕。由于(yú)這些優點，在要求(qiu)高可靠性的應用(yong)場合的連接器中(zhōng)，主要的電鍍是金(jīn)，但金㊙️的成本很高(gao)。

　　钯也是貴金屬，但(dan)與金相比有高的(de)電阻、低的熱傳遞(di)和💞差的防🏃🏻‍♂️腐蝕性(xing)，可是耐摩擦性有(yǒu)優勢。一般采用钯(bǎ)鎳合金(80~20)應用于連(lian)接器的接線柱中(zhong)(POST)。

　　設計貴金屬電鍍(dù)時需要考慮以下(xià)事項：

　　a.多孔性

　　在電(diàn)鍍工藝中，金在衆(zhōng)多暴露在表面的(de)污點上成核。這💜些(xiē)核繼續增大而在(zai)表面展開，最後這(zhe)些島狀物(孤立的(de)物體♊)互相沖撞而(ér)完全覆蓋了表面(miàn)，形成🌈多孔性的電(dian)鍍表面。金鍍層的(de)多孔性☔與鍍層厚(hòu)度有一定的關系(xi)。在15u以下，多孔性迅(xùn)速增加，50u以上，多孔(kǒng)性很低，實際降低(dī)的速率可以忽略(lue)。這就是爲什麽🔴電(diàn)鍍的貴金屬厚度(dù)通常在15~50u範圍内的(de)原因。多孔性和基(ji)材的缺陷，如包含(hán)物🤟、疊層、沖壓痕迹(ji)、沖壓不正确🔱的清(qing)洗、不正确的潤滑(hua)等也有一定的關(guan)系。

　　b.磨損

　　端子電鍍(du)表面的磨損，也會(hui)造成基材暴露。電(dian)鍍表面😄的磨損或(huo)壽命取決于表面(mian)處理的兩種特性(xìng)：摩擦系數和硬度(dù)。硬度增加，摩擦系(xi)數減少，表面處理(lǐ)的壽命⛱️會提高🏃‍♂️。電(diàn)鍍金通常爲🔞硬金(jin)，含✊有變硬的活化(hua)劑，其中Co(钴)是最常(cháng)見的硬化劑，能提(ti)高金的耐磨損性(xìng)。钯鎳電鍍的選擇(zé)可大大提高貴金(jin)屬鍍層的☔耐摩性(xing)和壽命。一般在20~30u的(de)钯鎳合金上再覆(fù)蓋3u的金😄鍍層，既有(yǒu)良好的👨‍❤️‍👨導電性，又(you)有很高的耐磨性(xìng)。另外，通常便用鎳(nie)底層來進一步提(ti)高壽命。

　　c.鎳底層

　　鎳(niè)底層是貴金屬電(diàn)鍍要考慮的首要(yao)因素，它提供🈲了幾(jǐ)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼項重要功能，确保(bǎo)端子接觸界面的(de)完整性。通過正面(miàn)性的氧化物表面(miàn)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，鎳提供了一層有(yǒu)效的隔離層，阻隔(ge)了基材和小孔，從(cong)而減少了💋小孔腐(fu)蝕的潛在的可能(neng);并提供了位于貴(gui)金屬電鍍層之下(xia)的🚩一層硬的支撐(chēng)層，從而提高了鍍(dù)層壽命。什麽樣的(de)厚度合适呢?鎳底(di)層越厚，磨損越低(di)，但從成本🏃及控制(zhì)表面的粗造度考(kao)慮，一般是擇50~100u的厚(hòu)度。

 

　　(2)非貴金屬電鍍(dù)

　　非貴金屬電鍍不(bu)同于貴金屬之處(chù)在于它們總是有(you)一定🈚數量表面膜(mó)層。由于連接器的(de)目的是提供⭐和保(bǎo)持一🚶‍♀️個金屬性的(de)接觸界面，這些膜(mó)層的存在必須要(yào)考慮到.一般來講(jiang)，對于🔴非貴金屬的(de)電鍍，正向力要求(qiú)📐很高足以破壞膜(mo)層，進而保持端子(zǐ)接觸🏃界面的完整(zhěng)。擦洗作用對⛱️于含(hán)有膜層🔞的端子表(biao)面顯得也很重要(yào)。

　　端子電鍍中有三(san)種非金屬表面處(chù)理：錫(錫鉛合金)、銀(yin)和鎳。錫是最常用(yong)的，銀對高電流有(yǒu)優越性，鎳隻限于(yú)應用于高溫場合(hé)。

　　a. 錫表面處理

　　錫也(ye)指錫鉛合金，特别(bié)是錫93-鉛3的合金。

　　我(wǒ)們是從錫的氧化(hua)物膜層很容易被(bèi)破壞的事實🐆而♌提(tí)出使用錫的表面(miàn)處理。錫鍍層表面(mian)會覆蓋一層硬的(de)、薄🔞的、易碎的氧化(huà)物膜。氧化膜下面(mian)是柔軟的錫。當某(mou)種正💔向力作用于(yu)膜層時，錫的氧化(huà)物，由🔞于很薄，不能(néng)承受這種負荷，而(er)🛀又因爲它很脆，易(yi)碎而開裂。在這樣(yang)的條件下，負載轉(zhuǎn)移至錫層，由于又(you)🐉軟又柔順，在負載(zǎi)作下很容易流動(dong)。因爲錫的🔆流動💁，氧(yǎng)化物的開裂更寬(kuān)了。通過裂縫和間(jian)隔層。錫擠壓至表(biao)面提供金屬接觸(chù)。錫鉛合金中鉛的(de)作用是減少錫須(xū)的🐆産生。錫須是在(zài)應力作用下，錫的(de)電鍍物表面形成(chéng)一層單晶體(錫須(xu))。錫須會在端子間(jiān)形成短路。增加2%或(huò)更多的鉛即能減(jian)少錫須。還有一類(lèi)比例的錫鉛合金(jīn)是錫：鉛=60：40，接近于我(wǒ)們焊接的成份比(bǐ)例(63：37)，主要用☀️于要焊(hàn)接的連接器中☀️。但(dan)是最近有越來越(yuè)多的法律要求在(zai)♌電子及電氣産品(pǐn)中減少鉛的💃含量(liàng)，很多的電鍍端子(zi)要求無鉛電鍍，主(zhu)要有純錫🐇、錫/銅和(hé)錫/銀電鍍，可以通(tong)⭐過在銅與錫層之(zhī)間鍍一層鎳或使(shǐ)用不光滑的無光(guāng)澤的錫表面減緩(huan)錫須✂️的産生。

　　b.銀表(biao)面電鍍

　　銀認爲是(shi)非貴金屬端子表(biao)面處理，因爲它與(yu)硫、氯發生🏒反應形(xíng)🔴成硫化膜。硫化膜(mo)是半導體，會形成(cheng)“二極管”的特🌈征。

　　銀(yin)也是軟的，與軟金(jīn)差不多。因爲硫化(huà)物不容易被🧑🏽‍🤝‍🧑🏻破🔞壞(huai)，所以♈銀不存在摩(mo)擦腐蝕。銀有優異(yi)的導電及熱傳導(dao)性，在高電流下不(bu)會熔解，是用在高(gao)電流端子表面處(chu)理的極好的材料(liao)。

 

　　(3)端子潤滑

　　對于不(bu)同的端子表面處(chù)理，潤滑的作用是(shi)不同的，主🈲要有兩(liang)🐉個♍功能：降低摩擦(ca)系數和提供環境(jìng)隔離a.降低❓摩擦系(xi)數有兩個效果：第(di)一、降低連接器的(de)插💯入力;第二、通過(guo)🌈降低摩♈損提高連(lian)接器的壽命b.端子(zi)潤滑能夠通過形(xing)成“封閉層”阻止或(huò)延緩環境對接觸(chu)界面的接觸，而提(ti)供環境的隔離。一(yi)般來說，對于貴金(jin)屬表面💚處理，端子(zi)潤滑是用來降低(di)摩擦系數👣，提高連(lián)接🛀器的壽🍉命。對于(yú)錫的表面🐇處理，端(duan)子潤滑是提供環(huan)境隔離，防止摩擦(ca)腐蝕。雖然在電鍍(du)的下一工序能🚶‍♀️夠(gou)添加潤滑☔劑，但它(tā)隻是一種補充的(de)操作。對于那些需(xu)要焊接到🔆PCB闆的連(lian)接器，焊接清洗可(kě)能失去了潤滑劑(ji)。潤滑劑粘灰塵，如(ru)果應用在有灰🔞塵(chén)的環境中會導緻(zhi)電阻增大，壽命降(jiang)低。最後，潤滑劑的(de)耐溫🙇‍♀️度的能力也(ye)可能限制🍓它的💃應(yīng)用。z

　　(4) 端子表面處理(li)小結

　　貴金屬電鍍(dù)，假定覆蓋在50u的鎳(niè)底層上。

　　金是最常(cháng)用材料，厚度取決(jue)于壽命要求，但可(ke)能受到多🎯孔性沖(chong)擊。

　　钯并不推薦使(shǐ)用于可焊接性保(bao)護場合

　　銀對生鏽(xiù)和遷移敏感，主要(yào)用于電源連接器(qi)，通過💋潤💃🏻滑，銀的壽(shòu)命可顯著改善

　　錫(xi)有好的環境穩定(dìng)性，但必須保證機(ji)械穩定性。

 

　　四、端子(zi)鍍錫的10條鐵律

　　錫(xi)或錫合金材料是(shì)優良的端子電鍍(du)材料之一，它💜成本(běn)🐇相對便宜，接觸電(dian)阻低，焊接性好，在(zai)相應使用環境中(zhong)的🈲性能也可以達(dá)到工程設計要求(qiu)，是替代金和其㊙️他(ta)貴重金屬的理想(xiang)鍍層材料。

　　下面是(shì)10條鐵律，但是随着(zhe)未知運用不斷湧(yong)現，相信還有很🈚多(duō)的規律等待大家(jia)發掘。

　　1. 使用鍍錫材(cái)料就要保證公母(mǔ)端子對插後有較(jiào)好的機械穩定☂️性(xing)。

　　即振動環境中不(bu)建議使用鍍錫材(cai)料端子。原因：振💜動(dong)環境🐉下，端子金屬(shǔ)材料差熱膨脹系(xì)數differential thermalexpansion (DTE)不盡相同，容易(yi)産生微動腐蝕(微(wēi)振腐蝕Fretting),一般端子(zǐ)會在10~200微米🏃🏻範圍内(nei)往複摩擦導緻鍍(dù)層損壞，原材料暴(bao)露從而被氧化，緻(zhi)使接觸電阻顯著(zhe)升高。

　　2.爲了保持鍍(dù)錫端子間穩定的(de)接觸，應該在端子(zi)上施加至🌐少100克以(yi)上的正向壓着力(lì)。

　　3.鍍錫端子間需要(yao)輔助潤滑。

　　原因：這(zhè)是跟着上面第二(èr)條來的，端子正向(xiang)壓力大了，适當🔴潤(run)滑💛是很有必要的(de)，最好公母端都潤(rùn)滑，最🈚少一端做潤(run)滑處理⛹🏻‍♀️。

　　4.持續高溫(wēn)環不建議使用鍍(du)錫材料。原因：高溫(wen)緻使🈲銅和錫之間(jian)産生金屬間化合(hé)物加快，導緻中間(jiān)層變脆變硬，影響(xiǎng)🏃‍♀️正常使用🎯。建議加(jiā)一層鍍鎳在中間(jiān)，因爲鎳錫金屬間(jian)化合物生長慢一(yi)些。

　　5.多種鍍錫工藝(yì)不會對電氣性能(neng)産生很大差異。比(bi)如鍍亮錫⛹🏻‍♀️比✔️較美(měi)觀;啞光錫(matte)要保持(chí)表面幹淨以至于(yu)不影響可焊♍性。黃(huang)銅鍍錫應該加一(yī)層鎳底，用來防止(zhǐ)基材當中的鋅流(liu)失，因爲鋅流失會(huì)導緻可焊性下降(jiàng)。

　　6. 鍍錫鍍層厚度盡(jin)量在100~300微英寸。低于(yú)100大多會用到成本(běn)較低♻️且對可焊性(xìng)要求不高的産品(pin)上。

　　7.不建議鍍錫和(he)鍍金端子配合使(shi)用。原因：因爲這樣(yang)做會更容易被氧(yang)化腐蝕。錫會轉移(yí)到黃金表面，這最(zuì)終會導❄️緻鍍錫氧(yǎng)化物堆積在更堅(jian)硬的鍍金基體上(shàng)。在較硬的鍍金物(wu)上破壞錫氧化物(wu)比直接從鍍錫上(shang)穿過錫氧化👄物要(yao)困難得多。但是鍍(dù)錫和鍍🌐銀對配的(de)微動摩擦狀況和(he)兩端都鍍錫的差(cha)不多⛱️。

　　8.鍍錫端子互(hù)配時最好先對插(cha)兩三次。這樣做的(de)目的是将鍍♻️錫層(ceng)上面的氧化層去(qù)掉，實現可靠的金(jin)屬間接觸。即使是(shi)ZIF端♋子(零插入力端(duan)子)也建議這麽做(zuò)。

　　9.鍍錫或鍍錫合金(jīn)端子不适合在電(diàn)路頻繁通斷的場(chǎng)☎️合中運用。錫材料(liao)熔點低，不适合在(zài)頻繁通斷場👉合，比(bi)如起電弧的觸點(dian)地☔方使用。

　　10.鍍錫端(duān)子适合在幹燥電(dian)路和要求不是很(hěn)高的情況下🔞運用(yòng)☂️。