端子電(dian)鍍基本知(zhi)識

　　一、定義(yi)

　　電鍍：是金(jin)屬電沉積(ji)過程的一(yi)種，指簡單(dan)金屬離子(zi)☠️或🙆🏿絡離子(zi)~通😘過電化(hua)學方法在(zai)固體(導體(ti)或半導體(ti))表面上放(fang)電還原爲(wei)🧑🏽‍🎄金屬😁原子(zi)附着于電(dian)極表面，從(cong)而獲得一(yi)金屬😁層的(de)過程。

 

　　二、目(mu)的

　　電鍍由(you)改變固體(ti)表面特性(xing)從而改變(bian)外觀，提高(gao)耐✍🏻蝕性，抗(kang)磨性，增強(qiang)硬度，提供(gong)特殊的光(guang)、電、磁、熱等(deng)表面性質(zhi)。

 

　　三、端子電(dian)鍍簡介

　　大(da)多數的電(dian)子連接器(qi)，端子都要(yao)作表面處(chu)理，一般即(ji)指電🙆🏿鍍。有(you)兩個主要(yao)原因：一是(shi)保護端子(zi)簧片基材(cai)不受腐😈蝕(shi);二✋是優化(hua)端子表面(mian)的性能，建(jian)立和保持(chi)端子間的(de)接觸界面(mian)，特别是膜(mo)層控制。換(huan)句話說，使(shi)之更容易(yi)實現金屬(shu)對金屬的(de)接觸。

　　防止(zhi)腐蝕：

　　多數(shu)連接器簧(huang)片是銅合(he)金制作的(de)，通常會在(zai)使用環🙂‍↔️境(jing)中腐蝕，如(ru)氧化、硫化(hua)等。端子電(dian)鍍就是讓(rang)簧片與環(huan)境隔離，防(fang)止腐蝕的(de)發生。電鍍(du)的材料，當(dang)然要是不(bu)會腐蝕的(de)，至少在應(ying)用環境中(zhong)如此。

　　表面(mian)優化：

　　端子(zi)表面性能(neng)的優化可(ke)以通過兩(liang)種方式實(shi)現。一是在(zai)于連接器(qi)的設計，建(jian)立和保持(chi)一個穩定(ding)的端子接(jie)🏃🏻‍♀️觸界💑🏾面。二(er)是建立金(jin)屬性的接(jie)觸，要求在(zai)插入時，任(ren)何表面膜(mo)層是不存(cun)在的或會(hui)破裂。沒有(you)膜層和膜(mo)層破裂這(zhe)兩種㊙️形式(shi)的區别也(ye)就是貴金(jin)屬電🎅🏿鍍和(he)非貴金屬(shu)電鍍的區(qu)别。

　　貴金屬(shu)電鍍，如金(jin)、钯、及其合(he)金，是惰性(xing)的，本身沒(mei)有膜層。因(yin)此，對于這(zhe)些表面處(chu)理，金屬性(xing)的接觸是(shi)“自💑🏾動的”。我(wo)們要考😁慮(lü)的是如何(he)保持端子(zi)表面的“高(gao)貴”，不受外(wai)來因素，如(ru)污染💞、基材(cai)擴散、端子(zi)腐蝕等的(de)影響。

 

　　非金(jin)屬電鍍，特(te)别是錫和(he)鉛及其合(he)金，覆蓋了(le)一層氧化(hua)膜，但在插(cha)入時，氧化(hua)膜很容易(yi)破裂，而建(jian)立了金屬(shu)👋性的接觸(chu)區域。

　　(1)貴金(jin)屬端子電(dian)鍍

　　貴金屬(shu)端子電鍍(du)是指貴金(jin)屬覆蓋在(zai)底層表面(mian)，底層通常(chang)😥爲鎳。一般(ban)的連接器(qi)鍍層厚度(du)：15~50u金，50~100u鎳。最常(chang)用的貴金(jin)屬電鍍有(you)金👩🏿‍❤️‍💋‍👨🏽、钯及🚶🏾‍♀️‍➡️其(qi)合金。

　　金是(shi)最理想的(de)電鍍材料(liao)，有優異的(de)導電及導(dao)熱性能💞。事(shi)實上在任(ren)何環境中(zhong)都防腐蝕(shi)。由于這些(xie)優點㊙️，在要(yao)求高可靠(kao)性的應用(yong)場合的連(lian)接器中，主(zhu)要的😘電鍍(du)是金，但金(jin)的成本很(hen)高。

　　钯也是(shi)貴金屬，但(dan)與金相比(bi)有高的電(dian)阻、低的熱(re)傳遞和👯🏾‍♂️差(cha)的防腐蝕(shi)性，可是耐(nai)摩擦性有(you)優勢。一般(ban)采💞用钯鎳(nie)合金(80~20)應用(yong)于連接器(qi)的接線柱(zhu)中(POST)。

　　設計貴(gui)金屬電鍍(du)時需要考(kao)慮以下事(shi)項：

　　a.多孔性(xing)

　　在電鍍工(gong)藝中，金在(zai)衆多暴露(lu)在表面的(de)污點上成(cheng)👹核。這些核(he)繼續增大(da)而在表面(mian)展開，最後(hou)這些島狀(zhuang)物(孤😍立的(de)物體)互相(xiang)沖撞而完(wan)全覆蓋了(le)表面，形成(cheng)多孔性的(de)電鍍表面(mian)。金😁鍍層的(de)多孔性與(yu)鍍層厚度(du)有一定的(de)關系。在15u以(yi)😵‍💫下，多孔性(xing)迅速增加(jia)，50u以上，多孔(kong)性很低，實(shi)際降低的(de)速率可以(yi)忽略。這就(jiu)是爲什麽(me)電鍍的貴(gui)金屬👱🏼‍♂️厚度(du)通常在15~50u範(fan)圍内的原(yuan)因。多孔性(xing)和基材的(de)缺陷，如包(bao)含物、疊層(ceng)、沖壓痕迹(ji)、沖壓不正(zheng)👋确的清洗(xi)、不正确的(de)潤滑等也(ye)有一定👽的(de)關系。

　　b.磨損(sun)

　　端子電鍍(du)表面的磨(mo)損，也會造(zao)成基材暴(bao)露。電鍍表(biao)面的磨⛹🏻‍♀️損(sun)或壽命取(qu)決于表面(mian)處理的兩(liang)種特性：摩(mo)擦系✡️數和(he)硬度。硬度(du)增加，摩擦(ca)系數減少(shao)，表面處理(li)的壽命會(hui)提高。電鍍(du)金通常爲(wei)硬金，含有(you)變硬的活(huo)化劑，其中(zhong)Co(钴)是最常(chang)見的硬化(hua)劑，能提高(gao)👺金的耐磨(mo)損性。钯鎳(nie)電鍍的選(xuan)擇可大大(da)提高貴金(jin)屬鍍層的(de)😗耐摩性和(he)壽命。一般(ban)在20~30u的钯鎳(nie)合金上再(zai)覆蓋🤶🏾3u的金(jin)鍍層，既有(you)良好的導(dao)電性，又有(you)很高的耐(nai)磨性。另外(wai)，通常便用(yong)鎳底層來(lai)✡️進一步提(ti)高壽命。

　　c.鎳(nie)底層

　　鎳底(di)層是貴金(jin)屬電鍍要(yao)考慮的首(shou)要因素，它(ta)提供了幾(ji)😥項重⛹🏻‍♀️要功(gong)能，确保端(duan)子接觸界(jie)面的完整(zheng)性。通過正(zheng)面性的氧(yang)化物⛹🏻‍♀️表面(mian)，鎳提供了(le)一層有效(xiao)的隔離層(ceng)，阻隔了基(ji)材和小🧎🏻‍♀️‍➡️孔(kong)，從而減少(shao)了小孔腐(fu)蝕的潛在(zai)的可能;并(bing)提供了位(wei)于貴金屬(shu)電鍍層之(zhi)下的⛹🏻‍♂️一層(ceng)硬的支撐(cheng)層，從而提(ti)高了鍍層(ceng)壽命。什麽(me)樣的✡️厚度(du)合适呢?鎳(nie)底層越厚(hou)，磨損越低(di)，但從成本(ben)及控⛹🏻‍♂️制表(biao)面的🤑粗造(zao)度考慮，一(yi)般是擇50~100u的(de)厚度。

 

　　(2)非貴(gui)金屬電鍍(du)

　　非貴金屬(shu)電鍍不同(tong)于貴金屬(shu)之處在于(yu)它們總是(shi)有一定數(shu)🧜🏼‍♂️量表面膜(mo)層。由于連(lian)接器的目(mu)的是提供(gong)和保持一(yi)個金屬性(xing)的接觸界(jie)面，這些膜(mo)層的存在(zai)🏃🏻‍♀️必須要考(kao)慮到.一般(ban)來講，對于(yu)非貴金屬(shu)的電鍍，正(zheng)向力要求(qiu)很高足以(yi)🧑🏽‍❤️‍💋‍🧑🏻破壞膜層(ceng)，進而保持(chi)👯🏾‍♂️端子接觸(chu)界面的完(wan)整。擦洗作(zuo)用對于含(han)有膜層☠️的(de)端子表面(mian)🚶🏾‍♀️‍➡️顯得也很(hen)重要。

　　端子(zi)電鍍中有(you)三種非金(jin)屬表面處(chu)理：錫(錫鉛(qian)合金)、銀和(he)鎳。錫是最(zui)常用的，銀(yin)對高電流(liu)有優越性(xing)，鎳隻限于(yu)應用于高(gao)溫場合。

　　a. 錫(xi)表面處理(li)

　　錫也指錫(xi)鉛合金，特(te)别是錫93-鉛(qian)3的合金。

　　我(wo)們是從錫(xi)的氧化物(wu)膜層很容(rong)易被破壞(huai)的事實而(er)👼🏾提出使用(yong)錫的表面(mian)處理。錫鍍(du)層表面會(hui)覆蓋一層(ceng)硬的、薄的(de)、易😘碎的氧(yang)化物膜。氧(yang)化膜下面(mian)是柔軟的(de)錫。當🙂‍↔️某種(zhong)正向力作(zuo)用于膜層(ceng)時，錫的氧(yang)化物，由于(yu)很薄，不能(neng)承受這😺種(zhong)負荷，而又(you)因爲它很(hen)脆，易碎而(er)開裂。在這(zhe)🧜🏼‍♂️樣的條件(jian)下🧑🏻‍❤️‍🧑🏼，負載轉(zhuan)移至錫層(ceng)，由于又軟(ruan)又柔順，在(zai)負載作下(xia)很容易流(liu)動。因爲錫(xi)的㊙️流動，氧(yang)化物的👨🏻‍🏭開(kai)裂更寬了(le)。通過裂縫(feng)和😁間隔層(ceng)。錫擠壓至(zhi)表面提供(gong)金屬接觸(chu)。錫鉛合金(jin)中鉛🧑🏽‍❤️‍💋‍🧑🏻的作(zuo)用是減少(shao)錫須的産(chan)生。錫須是(shi)在應力作(zuo)用下，錫的(de)電鍍物👯🏾‍♂️表(biao)面形成一(yi)層單晶體(ti)(錫🧜🏼‍♂️須)。錫須(xu)會在端子(zi)間形成👩🏿‍❤️‍💋‍👨🏽短(duan)路。增加2%或(huo)更多的鉛(qian)即能減少(shao)錫須。還有(you)一類比例(li)的錫鉛合(he)金是錫：鉛(qian)=60：40，接近于我(wo)👋們焊接的(de)成份比🚶🏾‍♀️‍➡️例(li)(63：37)，主要用☠️于(yu)要焊接的(de)連接器中(zhong)👺。但是🏃🏻‍♀️最👹近(jin)有越來越(yue)多的法律(lü)要求在電(dian)子及電氣(qi)産品中減(jian)少鉛的含(han)量，很多的(de)電鍍端子(zi)要求無鉛(qian)電鍍，主要(yao)有純錫🥑️、錫(xi)/銅和錫/銀(yin)電鍍，可以(yi)通過在銅(tong)與錫層之(zhi)間鍍一層(ceng)鎳或使用(yong)不光滑的(de)無光澤的(de)錫表面減(jian)緩錫須的(de)産生。

　　b.銀表(biao)面電鍍

　　銀(yin)認爲是非(fei)貴金屬端(duan)子表面處(chu)理，因爲它(ta)與硫、氯發(fa)生反應形(xing)成硫化膜(mo)。硫化膜是(shi)半導體，會(hui)形成“二極(ji)管”的特ˇ征(zheng)。

　　銀也是軟(ruan)的，與軟金(jin)差不多。因(yin)爲硫化物(wu)不容易被(bei)🧎🏻‍♀️‍➡️破壞，所以(yi)銀不存在(zai)摩擦腐蝕(shi)。銀有優異(yi)的導電及(ji)🔞熱傳導性(xing)，在高電流(liu)下不會熔(rong)解，是用在(zai)高電流端(duan)子表面處(chu)理的極好(hao)的材料。

 

　　(3)端(duan)子潤滑

　　對(dui)于不同的(de)端子表面(mian)處理，潤滑(hua)的作用是(shi)不同的👯🏾‍♂️，主(zhu)要🙈有兩個(ge)功能：降低(di)摩擦系數(shu)和提供環(huan)境隔離🥑️a.降(jiang)低⛹🏻‍♂️摩擦系(xi)數😗有兩個(ge)效☠️果：第一(yi)、降低連接(jie)器的插入(ru)力;第二、通(tong)過降低摩(mo)損提高連(lian)接器的壽(shou)命b.端子潤(run)滑能夠通(tong)過形成🛌🏻“封(feng)閉層”阻止(zhi)或延緩🥑️環(huan)境對接觸(chu)界面的接(jie)觸，而提供(gong)環境的隔(ge)離。一般來(lai)說，對于貴(gui)金屬表面(mian)處理，端子(zi)潤滑是👩🏼‍❤️‍👨🏾用(yong)來降低摩(mo)擦系數，提(ti)高連接👱🏼‍♂️器(qi)的壽命。對(dui)于錫的表(biao)面處理，端(duan)子潤滑是(shi)提供環境(jing)隔離，防㊙️止(zhi)摩擦腐蝕(shi)。雖然👨‍🦰在電(dian)鍍的下😌一(yi)工序能夠(gou)添加潤滑(hua)劑，但它🧑🏽‍🎄隻(zhi)是一種補(bu)充🏊🏾‍♀️的操作(zuo)。對于那些(xie)需要🧛🏾‍♀️焊接(jie)到PCB闆的連(lian)接器，焊接(jie)清洗可🧑🏾‍🎄能(neng)失去了潤(run)👀滑劑。潤滑(hua)劑粘灰塵(chen)，如果應用(yong)在有灰塵(chen)的環境中(zhong)會導緻電(dian)阻增大，壽(shou)命降低。最(zui)後，潤滑劑(ji)的耐溫度(du)的能力也(ye)可能限制(zhi)它的應用(yong)。z

　　(4) 端子表面(mian)處理小結(jie)

　　貴金屬電(dian)鍍，假定覆(fu)蓋在50u的鎳(nie)底層上。

　　金(jin)是最常用(yong)材料，厚度(du)取決于壽(shou)命要求，但(dan)可能受到(dao)多🧑🏽‍❤️‍💋‍🧑🏻孔性沖(chong)擊。

　　钯并不(bu)推薦使用(yong)于可焊接(jie)性保護場(chang)合

　　銀對生(sheng)鏽和遷移(yi)敏感，主要(yao)用于電源(yuan)連接器，通(tong)過潤☠️滑，銀(yin)的壽命可(ke)顯著改善(shan)

　　錫有好的(de)環境穩定(ding)性，但必須(xu)保證機械(xie)穩定性。

 

　　四(si)、端子鍍錫(xi)的10條鐵律(lü)

　　錫或錫合(he)金材料是(shi)優良的端(duan)子電鍍材(cai)料之一，它(ta)成本相對(dui)便宜，接觸(chu)電阻低，焊(han)接性好，在(zai)相應使用(yong)環境中的(de)🥑️性能也可(ke)以達到工(gong)程設計要(yao)求，是替代(dai)金和其他(ta)貴重金屬(shu)的理想鍍(du)層材料。

　　下(xia)面是10條鐵(tie)律，但是随(sui)着未知運(yun)用不斷湧(yong)現，相信還(hai)有很多👼🏾的(de)規律等待(dai)大家發掘(jue)。

　　1. 使用鍍錫(xi)材料就要(yao)保證公母(mu)端子對插(cha)後有較好(hao)的機械穩(wen)定性。

　　即振(zhen)動環境中(zhong)不建議使(shi)用鍍錫材(cai)料端子。原(yuan)因：振動😁環(huan)境下👱🏼‍♂️，端子(zi)金屬材料(liao)差熱膨脹(zhang)系數differential thermalexpansion (DTE)不盡(jin)相同，容易(yi)産生微動(dong)腐蝕(微振(zhen)腐蝕Fretting),一般(ban)端子會在(zai)10~200微米範圍(wei)内🎅🏿往複摩(mo)😵‍💫擦導緻鍍(du)層損壞，原(yuan)材料暴露(lu)從而🥑️被氧(yang)化，緻使接(jie)觸電阻顯(xian)著升高。

　　2.爲(wei)了保持鍍(du)錫端子間(jian)穩定的接(jie)觸，應該在(zai)端子上施(shi)加至少🧎🏻‍♀️‍➡️100克(ke)以上的正(zheng)向壓着力(li)。

　　3.鍍錫端子(zi)間需要輔(fu)助潤滑。

　　原(yuan)因：這是跟(gen)着上面第(di)二條來的(de)，端子正向(xiang)壓力大了(le)，适當潤滑(hua)是很有必(bi)要的，最好(hao)公母端都(dou)潤滑，最少(shao)一端做潤(run)滑處理。

　　4.持(chi)續高溫環(huan)不建議使(shi)用鍍錫材(cai)料。原因：高(gao)溫緻使銅(tong)和錫之👩🏽‍🐰‍👩🏿間(jian)産生金屬(shu)間化合物(wu)加快，導緻(zhi)中間層變(bian)脆變硬，影(ying)響正常使(shi)用。建議加(jia)一層鍍鎳(nie)在中間，因(yin)爲鎳錫金(jin)屬間化合(he)物生長👨‍🦰慢(man)一些。

　　5.多種(zhong)鍍錫工藝(yi)不會對電(dian)氣性能産(chan)生很大差(cha)異。比😝如鍍(du)亮🧜🏼‍♂️錫比較(jiao)美觀;啞光(guang)錫(matte)要保持(chi)表面幹淨(jing)以至😥于不(bu)🛀🏼影響可焊(han)性。黃~銅鍍(du)錫應該加(jia)一層鎳底(di)，用來防止(zhi)基材當中(zhong)的鋅流🚶🏾‍♀️‍➡️失(shi)，因爲鋅流(liu)失會導緻(zhi)可焊💘性下(xia)降。

　　6. 鍍錫鍍(du)層厚度盡(jin)量在100~300微英(ying)寸。低于100大(da)多會用到(dao)成本較低(di)且對可焊(han)性要求不(bu)高的産品(pin)上。

　　7.不建議(yi)鍍錫和鍍(du)金端子配(pei)合使用。原(yuan)因：因爲這(zhe)樣做會👨‍🦰更(geng)容易被氧(yang)化腐蝕。錫(xi)會轉移到(dao)黃金表面(mian)，這最終會(hui)導👻緻鍍🧜🏼‍♂️錫(xi)氧化物堆(dui)積在更堅(jian)硬的鍍金(jin)基體上。在(zai)😺較硬的鍍(du)金物上破(po)壞錫氧化(hua)物比直接(jie)從鍍錫上(shang)穿過錫氧(yang)化物要困(kun)難得多。但(dan)是鍍錫和(he)鍍銀對配(pei)的微動摩(mo)擦狀況和(he)兩端都鍍(du)錫的差不(bu)多👨🏻‍🏭。

　　8.鍍錫端(duan)子互配時(shi)最好先對(dui)插兩三次(ci)。這樣做的(de)目的是将(jiang)鍍錫層上(shang)面的氧化(hua)層去掉，實(shi)現可靠的(de)金屬間接(jie)觸。即使是(shi)ZIF端…子(零插(cha)入力端子(zi))也建議這(zhe)麽🏃🏻‍♀️做。

　　9.鍍錫(xi)或鍍錫合(he)金端子不(bu)适合在電(dian)路頻繁通(tong)斷的場合(he)中🙂‍↕️運用。錫(xi)材料熔點(dian)低，不适合(he)在頻繁通(tong)斷場合，比(bi)如起😍電弧(hu)🔞的觸點地(di)方使用。

　　10.鍍(du)錫端子适(shi)合在幹燥(zao)電路和要(yao)求不是很(hen)高的情況(kuang)👌下🛌🏻運用。