端子(zǐ)電鍍基(jī)本知識(shí)

　　一、定義

　　電(diàn)鍍：是(shì)金屬電(diàn)沉(chén)積過程的一種，指簡(jiǎn)單(dān)金屬離(lí)子或(huò)絡離子(zǐ)通過電(diàn)化學方法(fǎ)在固(gù)體(導體或(huò)半導體)表面上放電(diàn)還原爲金(jīn)屬原(yuán)子附着于(yú)電極(jí)表面，從而(ér)獲得(dé)一金屬層的過程。

 

　　二(èr)、目(mù)的

　　電鍍(dù)由改變(biàn)固體表(biǎo)面特(tè)性(xìng)從而改(gǎi)變外觀，提(tí)高耐(nài)蝕性，抗(kàng)磨(mó)性，增(zēng)強硬度(dù)，提供特殊(shū)的(de)光(guāng)、電、磁、熱(rè)等表面(miàn)性質(zhì)。

 

　　三、端子電鍍簡介

　　大多數的(de)電子(zǐ)連接(jiē)器，端子都(dōu)要作表面(miàn)處理(lǐ)，一般即(jí)指電鍍(dù)。有兩(liǎng)個主要原(yuán)因：一是(shì)保護端(duān)子簧片(piàn)基(jī)材不(bú)受腐(fǔ)蝕(shí);二(èr)是優(yōu)化端子(zǐ)表(biǎo)面的(de)性能，建立和保(bǎo)持端子(zǐ)間(jiān)的接(jiē)觸界(jiè)面(miàn)，特别是(shì)膜層控制(zhì)。換句(jù)話說，使之更容易實現金(jīn)屬對(duì)金屬的(de)接觸。

　　防(fáng)止腐(fǔ)蝕：

　　多數連(lián)接器簧片(piàn)是銅(tóng)合金制作(zuò)的，通(tōng)常會(huì)在使用環境中腐(fǔ)蝕(shí)，如氧(yǎng)化、硫化等。端子(zǐ)電鍍就是讓簧(huáng)片與(yǔ)環境隔(gé)離(lí)，防止腐蝕(shí)的發(fā)生。電鍍的材料(liào)，當然(rán)要是(shì)不會腐蝕的，至少在(zài)應用(yòng)環境(jìng)中如此。

　　表面(miàn)優(yōu)化：

　　端(duān)子表面性能的(de)優化(huà)可以通過(guò)兩種方式(shì)實現。一是在于連接(jiē)器的設計(jì)，建立(lì)和保持(chí)一個穩(wěn)定的端子(zǐ)接觸(chù)界(jiè)面(miàn)。二是建立(lì)金屬性(xìng)的接觸，要求(qiú)在插入時，任何表面(miàn)膜層(céng)是不(bú)存在(zài)的或(huò)會破裂(liè)。沒(méi)有膜層和膜層破(pò)裂(liè)這兩(liǎng)種形(xíng)式的區别(bié)也(yě)就是貴(guì)金屬(shǔ)電鍍和非(fēi)貴金(jīn)屬電鍍的(de)區别(bié)。

　　貴金(jīn)屬電鍍，如金、钯、及其(qí)合金，是(shì)惰(duò)性的，本身沒有膜層(céng)。因(yīn)此(cǐ)，對于這些表面處理，金(jīn)屬(shǔ)性的接觸(chù)是“自(zì)動的(de)”。我們要考(kǎo)慮的(de)是如何保(bǎo)持端子表面的(de)“高貴”，不受外來(lái)因素(sù)，如污(wū)染、基(jī)材擴散、端(duān)子腐蝕等(děng)的影響。

 

　　非(fēi)金屬電鍍，特别(bié)是錫和鉛及其(qí)合金，覆蓋了一層氧化膜，但在(zài)插入時(shí)，氧(yǎng)化膜(mó)很容易破裂，而(ér)建立了金(jīn)屬性的接觸區(qū)域。

　　(1)貴(guì)金屬端(duān)子(zǐ)電鍍

　　貴金屬端子電(diàn)鍍是指貴金屬(shǔ)覆蓋(gài)在底層(céng)表(biǎo)面，底層通(tōng)常爲(wèi)鎳。一般的連接(jiē)器鍍層厚度：15~50u金(jīn)，50~100u鎳。最常用的貴(guì)金屬(shǔ)電鍍有金、钯及(jí)其合金。

　　金(jīn)是最理(lǐ)想的電鍍材(cái)料，有優異(yì)的導電(diàn)及(jí)導熱性能(néng)。事實上在(zài)任何環境(jìng)中都防腐蝕。由(yóu)于這(zhè)些優點，在要求(qiú)高(gāo)可靠性(xìng)的應(yīng)用場合的(de)連接(jiē)器中，主要(yào)的電(diàn)鍍是金(jīn)，但(dàn)金的(de)成本很高。

　　钯也(yě)是貴金屬，但與金相(xiàng)比有高(gāo)的(de)電阻、低的熱傳遞和差(chà)的防腐(fǔ)蝕性，可(kě)是耐摩擦(cā)性(xìng)有優勢。一(yī)般采(cǎi)用钯(bǎ)鎳合金(80~20)應(yīng)用于連接(jiē)器的接線柱中(zhōng)(post)。

　　設計貴金屬電鍍時需(xū)要考慮(lǜ)以下事項：

　　a.多孔(kǒng)性

　　在電鍍工藝(yì)中，金在衆多暴(bào)露在(zài)表面的污點上成核。這些(xiē)核繼續增(zēng)大而(ér)在表面展開，最(zuì)後這(zhè)些(xiē)島狀物(wù)(孤立的物體)互相沖撞而(ér)完全(quán)覆蓋(gài)了表面(miàn)，形(xíng)成多孔(kǒng)性(xìng)的電(diàn)鍍表面(miàn)。金(jīn)鍍層(céng)的多孔性(xìng)與鍍(dù)層厚度有一定(dìng)的關系。在15u以下(xià)，多孔(kǒng)性迅(xùn)速增(zēng)加，50u以上，多孔性(xìng)很低(dī)，實(shí)際降低(dī)的速率可以忽(hū)略。這(zhè)就是爲什(shí)麽電鍍的貴金(jīn)屬厚度(dù)通常在15~50u範圍内(nèi)的(de)原因。多孔性和基材(cái)的缺陷，如(rú)包含(hán)物、疊層、沖壓痕迹、沖壓不(bú)正确(què)的清洗、不正确的潤滑等也有(yǒu)一定的(de)關系。

　　b.磨(mó)損

　　端子電(diàn)鍍表(biǎo)面的磨損，也會(huì)造成(chéng)基(jī)材暴露(lù)。電(diàn)鍍表(biǎo)面(miàn)的磨(mó)損或壽命取決于表面處理的(de)兩種特(tè)性(xìng)：摩擦系數(shù)和硬(yìng)度。硬(yìng)度增加，摩擦系(xì)數減(jiǎn)少，表面(miàn)處(chù)理的(de)壽命(mìng)會提高。電鍍金通常(cháng)爲硬金，含(hán)有變硬(yìng)的(de)活化劑，其(qí)中co(钴)是最常見的硬化劑(jì)，能提(tí)高金的(de)耐(nài)磨損(sǔn)性。钯(bǎ)鎳電鍍的選擇可(kě)大大提高貴(guì)金(jīn)屬鍍層(céng)的耐摩性和壽命。一般在20~30u的钯(bǎ)鎳合(hé)金(jīn)上再覆(fù)蓋3u的(de)金鍍層，既(jì)有良(liáng)好的導(dǎo)電性，又有(yǒu)很高的(de)耐磨性(xìng)。另(lìng)外，通(tōng)常便(biàn)用鎳底層(céng)來進一步提高(gāo)壽命(mìng)。

　　c.鎳(niè)底層

　　鎳(niè)底層(céng)是貴(guì)金屬電鍍要(yào)考慮的首要因素(sù)，它提供了幾項重要(yào)功能，确保端子接觸界面的完(wán)整性。通過正面(miàn)性的(de)氧(yǎng)化物表(biǎo)面，鎳(niè)提供了一(yī)層有效的隔離(lí)層，阻隔了(le)基材和小孔，從而減(jiǎn)少了小(xiǎo)孔(kǒng)腐蝕的潛(qián)在的可能(néng);并提供了位于貴金屬電鍍層(céng)之下的一層硬的支(zhī)撐層，從而提高了鍍層壽(shòu)命。什麽(me)樣(yàng)的厚(hòu)度合(hé)适呢?鎳底(dǐ)層越厚，磨損越(yuè)低，但從成本及控制表面的粗(cū)造度考(kǎo)慮(lǜ)，一般是擇50~100u的厚度。

 

　　(2)非(fēi)貴金屬電鍍

　　非(fēi)貴金屬電鍍不(bú)同于貴金屬之(zhī)處在于(yú)它們總(zǒng)是有一定(dìng)數量表面膜層。由于(yú)連接(jiē)器的目的是(shì)提(tí)供(gòng)和保持(chí)一個金(jīn)屬(shǔ)性的(de)接觸界面，這些(xiē)膜層的存在必(bì)須要考慮到.一(yī)般來講(jiǎng)，對于非(fēi)貴金屬的電鍍(dù)，正向力要(yào)求很高足以破壞膜(mó)層，進而保持端子接(jiē)觸界面的(de)完整。擦洗(xǐ)作(zuò)用(yòng)對于含(hán)有膜層(céng)的端(duān)子(zǐ)表(biǎo)面顯(xiǎn)得也(yě)很重要。

　　端(duān)子電鍍(dù)中(zhōng)有三(sān)種非金屬表面(miàn)處理：錫(錫(xī)鉛合(hé)金)、銀和鎳。錫是(shì)最常用的，銀對(duì)高電流有優越(yuè)性，鎳隻限于(yú)應用于高溫(wēn)場合(hé)。

　　a. 錫表(biǎo)面(miàn)處理

　　錫(xī)也指錫鉛合金(jīn)，特别是錫93-鉛3的(de)合金(jīn)。

　　我(wǒ)們(men)是從(cóng)錫的氧化(huà)物膜層很容(róng)易被破壞的(de)事實(shí)而提(tí)出(chū)使用(yòng)錫的表(biǎo)面處理。錫鍍(dù)層(céng)表面(miàn)會覆蓋一(yī)層硬的、薄(báo)的、易(yì)碎的(de)氧化物膜。氧化(huà)膜下面是柔軟的錫(xī)。當某(mǒu)種正向(xiàng)力作用于膜層(céng)時(shí)，錫的(de)氧化物(wù)，由于很薄(báo)，不能承受這(zhè)種負荷，而又因爲它很脆(cuì)，易碎(suì)而開裂。在(zài)這樣(yàng)的條(tiáo)件下，負載(zǎi)轉移至錫(xī)層，由(yóu)于又(yòu)軟又柔順(shùn)，在負(fù)載作(zuò)下很容易流(liú)動。因爲(wèi)錫的流動(dòng)，氧化物的開裂(liè)更寬(kuān)了。通(tōng)過裂縫(féng)和(hé)間隔層。錫擠壓(yā)至表面提供金(jīn)屬接(jiē)觸(chù)。錫鉛合(hé)金中鉛的作用(yòng)是減(jiǎn)少錫須的産生。錫須(xū)是在應力作用(yòng)下，錫(xī)的電鍍物(wù)表面(miàn)形(xíng)成(chéng)一層(céng)單晶(jīng)體(錫須(xū))。錫須會(huì)在端子(zǐ)間(jiān)形成(chéng)短路。增加2%或更(gèng)多的(de)鉛即能減(jiǎn)少錫須。還有一(yī)類比例的錫(xī)鉛(qiān)合金是錫：鉛=60：40，接近于(yú)我們焊接(jiē)的成份比(bǐ)例(63：37)，主(zhǔ)要用(yòng)于要焊接(jiē)的連接器中。但是最(zuì)近有(yǒu)越來(lái)越多的(de)法律要(yào)求在(zài)電(diàn)子及電(diàn)氣(qì)産品中減少(shǎo)鉛的含量，很多(duō)的電鍍端(duān)子要求無(wú)鉛電(diàn)鍍，主(zhǔ)要有純(chún)錫(xī)、錫/銅(tóng)和錫/銀電(diàn)鍍，可(kě)以通(tōng)過在銅與錫層(céng)之間(jiān)鍍一(yī)層鎳(niè)或(huò)使用不光滑的(de)無光澤(zé)的錫(xī)表面減緩(huǎn)錫須(xū)的産生。

　　b.銀表面電(diàn)鍍(dù)

　　銀認爲是非貴金屬(shǔ)端子(zǐ)表面處理，因爲它與硫、氯(lǜ)發生反應(yīng)形成(chéng)硫化膜。硫化膜是半導體，會形(xíng)成“二(èr)極管(guǎn)”的特(tè)征。

　　銀也是(shì)軟的(de)，與軟(ruǎn)金差不多(duō)。因爲硫化(huà)物不(bú)容易(yì)被破(pò)壞，所(suǒ)以銀不存在摩擦腐(fǔ)蝕。銀有優(yōu)異的(de)導電及熱(rè)傳導性，在高電流下不會熔解，是用在高電流(liú)端子表面(miàn)處理(lǐ)的極好(hǎo)的(de)材料(liào)。

 

　　(3)端子潤滑

　　對于(yú)不同的(de)端子表(biǎo)面處理，潤(rùn)滑的作用是不同的(de)，主要(yào)有兩個功(gōng)能：降低摩擦系(xì)數和提供環境隔離a.降低摩擦(cā)系數有(yǒu)兩個效(xiào)果：第一、降低連接器的(de)插(chā)入力(lì);第二(èr)、通過(guò)降低(dī)摩損提高連接(jiē)器的壽命b.端子(zǐ)潤滑能夠(gòu)通過形成“封閉(bì)層”阻止或延緩(huǎn)環境對接(jiē)觸界(jiè)面的(de)接觸，而提(tí)供環(huán)境的隔離(lí)。一般來說，對于(yú)貴金屬表(biǎo)面(miàn)處(chù)理，端(duān)子潤(rùn)滑是用來(lái)降(jiàng)低(dī)摩擦系數(shù)，提高連接器的(de)壽命。對于錫的(de)表面處理(lǐ)，端子(zǐ)潤滑是(shì)提(tí)供環境隔離，防(fáng)止摩(mó)擦腐蝕。雖然在(zài)電鍍的下(xià)一工(gōng)序能(néng)夠添加潤(rùn)滑劑，但它(tā)隻是(shì)一種(zhǒng)補充的操(cāo)作。對于那些需(xū)要焊接到pcb闆的(de)連接器(qì)，焊接清洗可能失(shī)去了(le)潤滑劑。潤滑劑(jì)粘灰(huī)塵，如果應(yīng)用在(zài)有灰(huī)塵的(de)環境中(zhōng)會導緻(zhì)電阻增大，壽命降低。最後，潤滑(huá)劑的(de)耐溫度(dù)的(de)能力也(yě)可能限(xiàn)制它的應用。z

　　(4) 端(duān)子表面(miàn)處理小(xiǎo)結

　　貴金屬(shǔ)電鍍(dù)，假定覆蓋在50u的鎳底層(céng)上。

　　金是(shì)最常用材料，厚(hòu)度取決于(yú)壽命(mìng)要求，但可能受(shòu)到多孔性(xìng)沖擊(jī)。

　　钯并不推薦使(shǐ)用于可(kě)焊接性保護(hù)場合

　　銀對(duì)生鏽和(hé)遷移敏(mǐn)感，主要用于電(diàn)源連接器(qì)，通過(guò)潤滑，銀的壽命(mìng)可顯著改善

　　錫(xī)有好的環境穩(wěn)定性，但(dàn)必(bì)須(xū)保證機械穩定性(xìng)。

 

　　四、端子鍍錫的10條鐵(tiě)律(lǜ)

　　錫(xī)或錫(xī)合金材料是優(yōu)良的端子電鍍(dù)材料之一，它成(chéng)本相(xiàng)對(duì)便宜，接(jiē)觸電阻(zǔ)低(dī)，焊接(jiē)性好，在相應使(shǐ)用環境中的性(xìng)能也可以達到工程設計要求(qiú)，是替(tì)代金和其(qí)他貴重金屬的(de)理想(xiǎng)鍍層材料(liào)。

　　下面是10條鐵律，但是随着未知(zhī)運用不斷(duàn)湧現(xiàn)，相信(xìn)還有很多(duō)的規(guī)律等(děng)待大家發掘(jué)。

　　1. 使用鍍(dù)錫材(cái)料就(jiù)要保(bǎo)證公母端子對(duì)插後有較(jiào)好的機械穩定性。

　　即振動環境(jìng)中不建議使(shǐ)用(yòng)鍍錫材料端子。原因：振動環境下，端(duān)子金屬材(cái)料差熱膨脹系數differential thermalexpansion (dte)不盡相同(tóng)，容易産(chǎn)生微(wēi)動(dòng)腐(fǔ)蝕(微(wēi)振(zhèn)腐蝕(shí)fretting),一般端(duān)子會(huì)在10~200微米範(fàn)圍内往複(fú)摩擦(cā)導緻鍍層損壞(huài)，原材(cái)料暴露從(cóng)而被氧化，緻使(shǐ)接觸電阻顯(xiǎn)著(zhe)升高(gāo)。

　　2.爲(wèi)了(le)保持(chí)鍍錫端子間穩定的(de)接觸，應該(gāi)在(zài)端子上(shàng)施加至少100克(kè)以上的(de)正向壓着力。

　　3.鍍錫端子(zǐ)間需要輔助潤滑(huá)。

　　原因(yīn)：這是跟着(zhe)上面(miàn)第二條來的，端子正向壓(yā)力大(dà)了，适當(dāng)潤滑是(shì)很有必要(yào)的，最(zuì)好公母端(duān)都潤(rùn)滑，最(zuì)少(shǎo)一端做(zuò)潤滑處(chù)理。

　　4.持續高溫環(huán)不建議(yì)使用(yòng)鍍錫(xī)材料(liào)。原因：高溫緻使(shǐ)銅和錫之間(jiān)産生金屬間化合(hé)物加快(kuài)，導緻中(zhōng)間層(céng)變脆變硬，影(yǐng)響正常(cháng)使用。建議加一(yī)層鍍(dù)鎳在中(zhōng)間(jiān)，因爲(wèi)鎳錫金屬間化(huà)合物生長(zhǎng)慢一些。

　　5.多種(zhǒng)鍍錫工(gōng)藝不會(huì)對(duì)電氣性能(néng)産生很大差異。比(bǐ)如鍍亮(liàng)錫比(bǐ)較美觀;啞(yǎ)光(guāng)錫(matte)要保(bǎo)持表(biǎo)面幹淨以(yǐ)至于(yú)不影響可(kě)焊性(xìng)。黃銅鍍(dù)錫應該(gāi)加一層鎳(niè)底，用來防止基材當(dāng)中的鋅流失(shī)，因爲鋅(xīn)流失會導(dǎo)緻可焊(hàn)性下降。

　　6. 鍍錫(xī)鍍層厚度(dù)盡量在100~300微英寸(cùn)。低于(yú)100大多會(huì)用(yòng)到成本較(jiào)低且對可焊性(xìng)要求不高的(de)産品上。

　　7.不建(jiàn)議鍍錫和(hé)鍍金端(duān)子(zǐ)配合(hé)使用。原因(yīn)：因爲(wèi)這樣做(zuò)會更容易被(bèi)氧化腐蝕(shí)。錫會(huì)轉(zhuǎn)移到黃(huáng)金表面，這最終(zhōng)會導緻鍍錫氧化物堆積在更(gèng)堅硬的鍍金基體上。在較硬的(de)鍍金(jīn)物上破壞(huài)錫氧(yǎng)化物(wù)比直(zhí)接從鍍(dù)錫上穿過錫氧化物要(yào)困(kùn)難(nán)得多(duō)。但是(shì)鍍錫(xī)和(hé)鍍銀對(duì)配的微動(dòng)摩擦(cā)狀況(kuàng)和兩(liǎng)端都(dōu)鍍錫的差(chà)不多。

　　8.鍍錫(xī)端子(zǐ)互配(pèi)時最(zuì)好(hǎo)先對(duì)插兩三次。這樣做的目的(de)是(shì)将鍍錫層(céng)上面的氧化層去掉(diào)，實現(xiàn)可靠的金屬間(jiān)接觸。即使(shǐ)是zif端子(零插(chā)入力端(duān)子)也(yě)建議(yì)這麽(me)做(zuò)。

　　9.鍍錫或鍍錫(xī)合金(jīn)端子不适合在電路(lù)頻繁通斷的(de)場(chǎng)合中運用(yòng)。錫(xī)材料熔(róng)點低，不适(shì)合在頻繁通斷場(chǎng)合(hé)，比如起電(diàn)弧的觸點(diǎn)地(dì)方使用。

　　10.鍍錫(xī)端(duān)子(zǐ)适合(hé)在幹(gàn)燥電路和(hé)要求不是很高的情況下運用(yòng)。