电镀技术

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端子镀锡的10条铁律

技术分享炮灰 发表了文章 • 0 个评论 • 5911 次浏览 • 2017-08-04 02:29 • 来自相关话题

锡或锡合金材料是优良的端子电镀材料之一,它成本相对便宜,接触电阻低,焊接性好,在相应使用环境中的性能也可以达到工程设计要求,是替代金和其他贵重金属的理想镀层材料。
 
下面是10条铁律,但是随着未知运用不断涌现,相信还有很多的规律等待大家发掘。
1. 使用镀锡材料就要保证公母端子对插后有较好的机械稳定性。即振动环境中不建议使用镀锡材料端子。
原因:振动环境下,端子金属材料差热膨胀系数differential thermal expansion (DTE)不尽相同,容易产生微动腐蚀(微振腐蚀Fretting),一般端子会在10~200微米范围内往复摩擦导致镀层损坏,原材料暴露从而被氧化,致使接触电阻显著升高。
2.为了保持镀锡端子间稳定的接触,应该在端子上施加至少100克以上的正向压着力。
3.镀锡端子间需要辅助润滑。
原因:这是跟着上面第二条来的,端子正向压力大了,适当润滑是很有必要的,最好公母端都润滑,最少一端做润滑处理。
4.持续高温环不建议使用镀锡材料。
原因:高温致使铜和锡之间产生金属间化合物加快,导致中间层变脆变硬,影响正常使用。建议加一层镀镍在中间,因为镍锡金属间化合物生长慢一些。
5.多种镀锡工艺不会对电气性能产生很大差异。
比如镀亮锡比较美观;哑光锡(matte)要保持表面干净以至于不影响可焊性。黄铜镀锡应该加一层镍底,用来防止基材当中的锌流失,因为锌流失会导致可焊性下降。
6. 镀锡镀层厚度尽量在100~300微英寸。
低于100大多会用到成本较低且对可焊性要求不高的产品上。
7.不建议镀锡和镀金端子配合使用。
原因:因为这样做会更容易被氧化腐蚀。锡会转移到黄金表面,这最终会导致镀锡氧化物堆积在更坚硬的镀金基体上。在较硬的镀金物上破坏锡氧化物比直接从镀锡上穿过锡氧化物要困难得多。但是镀锡和镀银对配的微动摩擦状况和两端都镀锡的差不多。
8.镀锡端子互配时最好先对插两三次。
这样做的目的是将镀锡层上面的氧化层去掉,实现可靠的金属间接触。即使是ZIF端子(零插入力端子)也建议这么做。
9.镀锡或镀锡合金端子不适合在电路频繁通断的场合中运用。
锡材料熔点低,不适合在频繁通断场合,比如起电弧的触点地方使用。
10.镀锡端子适合在干燥电路和要求不是很高的情况下运用。
 
 
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锡或锡合金材料是优良的端子电镀材料之一,它成本相对便宜,接触电阻低,焊接性好,在相应使用环境中的性能也可以达到工程设计要求,是替代金和其他贵重金属的理想镀层材料。
 
下面是10条铁律,但是随着未知运用不断涌现,相信还有很多的规律等待大家发掘。
1. 使用镀锡材料就要保证公母端子对插后有较好的机械稳定性。即振动环境中不建议使用镀锡材料端子。
原因:振动环境下,端子金属材料差热膨胀系数differential thermal expansion (DTE)不尽相同,容易产生微动腐蚀(微振腐蚀Fretting),一般端子会在10~200微米范围内往复摩擦导致镀层损坏,原材料暴露从而被氧化,致使接触电阻显著升高。
2.为了保持镀锡端子间稳定的接触,应该在端子上施加至少100克以上的正向压着力。
3.镀锡端子间需要辅助润滑。
原因:这是跟着上面第二条来的,端子正向压力大了,适当润滑是很有必要的,最好公母端都润滑,最少一端做润滑处理。
4.持续高温环不建议使用镀锡材料。
原因:高温致使铜和锡之间产生金属间化合物加快,导致中间层变脆变硬,影响正常使用。建议加一层镀镍在中间,因为镍锡金属间化合物生长慢一些。
5.多种镀锡工艺不会对电气性能产生很大差异。
比如镀亮锡比较美观;哑光锡(matte)要保持表面干净以至于不影响可焊性。黄铜镀锡应该加一层镍底,用来防止基材当中的锌流失,因为锌流失会导致可焊性下降。
6. 镀锡镀层厚度尽量在100~300微英寸。
低于100大多会用到成本较低且对可焊性要求不高的产品上。
7.不建议镀锡和镀金端子配合使用。
原因:因为这样做会更容易被氧化腐蚀。锡会转移到黄金表面,这最终会导致镀锡氧化物堆积在更坚硬的镀金基体上。在较硬的镀金物上破坏锡氧化物比直接从镀锡上穿过锡氧化物要困难得多。但是镀锡和镀银对配的微动摩擦状况和两端都镀锡的差不多。
8.镀锡端子互配时最好先对插两三次。
这样做的目的是将镀锡层上面的氧化层去掉,实现可靠的金属间接触。即使是ZIF端子(零插入力端子)也建议这么做。
9.镀锡或镀锡合金端子不适合在电路频繁通断的场合中运用。
锡材料熔点低,不适合在频繁通断场合,比如起电弧的触点地方使用。
10.镀锡端子适合在干燥电路和要求不是很高的情况下运用。
 
 
 

师兄,我也可以下山卖端子了吗?

技术分享tianbian 发表了文章 • 0 个评论 • 2825 次浏览 • 2017-07-07 10:01 • 来自相关话题

师弟:师兄,我都已经学了很多关于连接器材料的本领了,可以下山卖连接器了吗?

师兄:不行,再陪陪我。

师弟:您有师傅和其他师弟们陪,我特别想出去看看,您不是平时说最关键的就是常跑客户嘛,我也想小试牛刀啊,不然就生锈啦!

师兄:那好,你说说连接器中常用的金属件材料有哪些?他们各自的特点又是什么?

师弟:这个难不住我嘻嘻,它们是:

铜 Copper (Cu)
红色,较贵重的金属,软,易弯曲,很高的导电性和导热性,耐腐蚀,极好的操作性。

黄铜 Brass (CuZn)
铜和锌的合金,60-96%的铜成分,良好的弹性材料,可接受的导电性,很好的操作性,易于焊接。不太贵,成黄色。

锡磷青铜 PhosphorBroze (CuSn)
铜和锡的合金,良好的弹性材料,弹性在黄铜和铍青铜之间,导电性能比黄铜差,对应力腐蚀不敏感,比黄铜贵近两倍,成红色。

铍青铜 BerylliuCopper (CuBe)
最佳的弹性,疲劳强度好,耐腐蚀,耐磨损,比黄铜贵5倍,成黄色。

铜合金  Nickel-Silver  (CuNiZn)
铜镍锌合金(Cu 65%,Ni12%,Zn23)的导电性能接近黄铜,耐腐蚀,耐强电压,呈银白色,应用不多。

钢 Steel(Fe)
应用温度可达250度,导电性差,弹性好耐磨损,呈灰色。

镍   Nickel   (Ni)
很高的温度特性,应用温度可达650度,耐腐蚀,好的强度和比较好的导电性,呈银灰色。




师兄:嗯,这个不算难,我再考考你。连接器镀层材料和特点有哪些,你知道吗?

师弟:这我也门儿清,且听我慢慢跟您说。
为了提高电气性能及耐腐蚀性等特性,一般连接器端子都会进行电镀工序,下面是连接器常用的电镀材料:

锡Tin(Sn)
其中连接器镀锡有三种类型:预镀锡;预覆层和电镀。锡比较软,防止腐蚀,比较廉价,另外锡容易焊接,镀层厚度在2-12μm,银白色,暗或有光泽。

金Gold(Au)
电镀金是现有的电接触件最优质的镀层方法,较软,很耐腐蚀,在纯酸里不溶解,良好导电性,较昂贵,因此选择性镀金工艺更为合理,即只在啮合范围镀金。镀金通常选择先镀镍,以达到更好的防腐效果。镀金厚度一般在0.4-3.5um.

钯Palladium  (Pd)
贵金属钯用于电镀代替金在某些有限制的范围,一般连接器厂家仅采用钯在金属焊接层(硬金方法),另外钯的导电率比金差。

镍Nickel (Ni)
比较贵重,银白色金属,导电率差,坚硬,表面光滑,经常用于镀金的底镀层,焊接性差,钢接触件大多采用镀镍,(必须先镀铜),紫铜镀镍可耐温340度,黄铜和青铜则可达250度。

银Silver  (Ag)
光泽白色,贵重金属,软,导电性好,容易惰性氧化,所以易失去光泽,黄铜或青铜镀锡可耐温110度,紫铜则可耐温250度。

铜Copper  (Cu)
铜经常用于基础镀层;镀锡接触件改进可焊性;为更好的附着力所以钢选择镀铜较多。

师弟:师兄,另外镀锡和镀金我再重点回顾一下哦:
镀锡
1. 锡镀层接触件在啮合状态下是机械稳定的
2. 锡镀层接触件正常的接触力至少需要100克。
3. 锡镀层接触件需要润滑。
4. 锡镀层不推荐使用在高温环境下。
5. 涂覆的选择,软溶,热气流或热浸锡涂层,对锡或锡合金接触件的电气性能产生不稳定影响。
6. 电镀锡至少2.54微米以上。
7. 锡镀层接触件与金镀层接触件啮合不好。
8. 在接触件啮合期间滑动或摩擦作用推荐锡镀层接触件。
9. 锡镀层接触件不用于接通或断开电流。
10.锡镀层接触件可用于干电路或低电平状态。

镀金
1. 金镀层推荐为高可靠性应用。
2. 金镀层可用于腐蚀环境状态。
3. 金镀层可用于高耐久性要求。
4. 金镀层可用于低的接触力和低摩擦。
5. 薄的金镀层可确定稳定的低电阻接触。
6. 金对微振动磨损衰变不敏感。
7. 有润滑可提高金接触件性能。
8. 金镀层要求采用适合的底镀层,如先镀镍。
9. 金镀层厚度随应用的要求而定。
10.金用于低电平电流状态。
11.金接触件用于高温。
12.金接触件不应与锡接触件啮合。
13.金接触件不推荐作接通和断开应用。

师弟:师兄您看我合格不?不行的话我在补充一下:
连接器中黄铜工作温度在90度;黄铜镀锡110度;锡青铜90度;锡青铜镀锡110度;铍青铜镀银130度;钢镀镍250度

师兄:可以了师弟,看来我适合待在上山陪师傅呵呵。下山后顺便帮我打听一下我的偶像姚明最近过得好不好哦(抱拳) 查看全部
师弟:师兄,我都已经学了很多关于连接器材料的本领了,可以下山卖连接器了吗?

师兄:不行,再陪陪我。

师弟:您有师傅和其他师弟们陪,我特别想出去看看,您不是平时说最关键的就是常跑客户嘛,我也想小试牛刀啊,不然就生锈啦!

师兄:那好,你说说连接器中常用的金属件材料有哪些?他们各自的特点又是什么?

师弟:这个难不住我嘻嘻,它们是:

铜 Copper (Cu)
红色,较贵重的金属,软,易弯曲,很高的导电性和导热性,耐腐蚀,极好的操作性。

黄铜 Brass (CuZn)
铜和锌的合金,60-96%的铜成分,良好的弹性材料,可接受的导电性,很好的操作性,易于焊接。不太贵,成黄色。

锡磷青铜 PhosphorBroze (CuSn)
铜和锡的合金,良好的弹性材料,弹性在黄铜和铍青铜之间,导电性能比黄铜差,对应力腐蚀不敏感,比黄铜贵近两倍,成红色。

铍青铜 BerylliuCopper (CuBe)
最佳的弹性,疲劳强度好,耐腐蚀,耐磨损,比黄铜贵5倍,成黄色。

铜合金  Nickel-Silver  (CuNiZn)
铜镍锌合金(Cu 65%,Ni12%,Zn23)的导电性能接近黄铜,耐腐蚀,耐强电压,呈银白色,应用不多。

钢 Steel(Fe)
应用温度可达250度,导电性差,弹性好耐磨损,呈灰色。

镍   Nickel   (Ni)
很高的温度特性,应用温度可达650度,耐腐蚀,好的强度和比较好的导电性,呈银灰色。
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师兄:嗯,这个不算难,我再考考你。连接器镀层材料和特点有哪些,你知道吗?

师弟:这我也门儿清,且听我慢慢跟您说。
为了提高电气性能及耐腐蚀性等特性,一般连接器端子都会进行电镀工序,下面是连接器常用的电镀材料:

锡Tin(Sn)
其中连接器镀锡有三种类型:预镀锡;预覆层和电镀。锡比较软,防止腐蚀,比较廉价,另外锡容易焊接,镀层厚度在2-12μm,银白色,暗或有光泽。

金Gold(Au)
电镀金是现有的电接触件最优质的镀层方法,较软,很耐腐蚀,在纯酸里不溶解,良好导电性,较昂贵,因此选择性镀金工艺更为合理,即只在啮合范围镀金。镀金通常选择先镀镍,以达到更好的防腐效果。镀金厚度一般在0.4-3.5um.

钯Palladium  (Pd)
贵金属钯用于电镀代替金在某些有限制的范围,一般连接器厂家仅采用钯在金属焊接层(硬金方法),另外钯的导电率比金差。

镍Nickel (Ni)
比较贵重,银白色金属,导电率差,坚硬,表面光滑,经常用于镀金的底镀层,焊接性差,钢接触件大多采用镀镍,(必须先镀铜),紫铜镀镍可耐温340度,黄铜和青铜则可达250度。

银Silver  (Ag)
光泽白色,贵重金属,软,导电性好,容易惰性氧化,所以易失去光泽,黄铜或青铜镀锡可耐温110度,紫铜则可耐温250度。

铜Copper  (Cu)
铜经常用于基础镀层;镀锡接触件改进可焊性;为更好的附着力所以钢选择镀铜较多。

师弟:师兄,另外镀锡和镀金我再重点回顾一下哦:
镀锡
1. 锡镀层接触件在啮合状态下是机械稳定的
2. 锡镀层接触件正常的接触力至少需要100克。
3. 锡镀层接触件需要润滑。
4. 锡镀层不推荐使用在高温环境下。
5. 涂覆的选择,软溶,热气流或热浸锡涂层,对锡或锡合金接触件的电气性能产生不稳定影响。
6. 电镀锡至少2.54微米以上。
7. 锡镀层接触件与金镀层接触件啮合不好。
8. 在接触件啮合期间滑动或摩擦作用推荐锡镀层接触件。
9. 锡镀层接触件不用于接通或断开电流。
10.锡镀层接触件可用于干电路或低电平状态。

镀金
1. 金镀层推荐为高可靠性应用。
2. 金镀层可用于腐蚀环境状态。
3. 金镀层可用于高耐久性要求。
4. 金镀层可用于低的接触力和低摩擦。
5. 薄的金镀层可确定稳定的低电阻接触。
6. 金对微振动磨损衰变不敏感。
7. 有润滑可提高金接触件性能。
8. 金镀层要求采用适合的底镀层,如先镀镍。
9. 金镀层厚度随应用的要求而定。
10.金用于低电平电流状态。
11.金接触件用于高温。
12.金接触件不应与锡接触件啮合。
13.金接触件不推荐作接通和断开应用。

师弟:师兄您看我合格不?不行的话我在补充一下:
连接器中黄铜工作温度在90度;黄铜镀锡110度;锡青铜90度;锡青铜镀锡110度;铍青铜镀银130度;钢镀镍250度

师兄:可以了师弟,看来我适合待在上山陪师傅呵呵。下山后顺便帮我打听一下我的偶像姚明最近过得好不好哦(抱拳)

关于端子电镀的那些事(一)

技术分享tianbian 发表了文章 • 0 个评论 • 4245 次浏览 • 2017-06-12 10:21 • 来自相关话题

众所周知,连接器行业最顶尖的技术之一当属电镀技术。有的时候我们羡慕国际大厂出品的某款连接器“卖相”好,这可不是简单地从外观去打量产品好坏,而当今世界,好的产品也要包括外观看着舒服、漂亮。我们要聊的电镀技术,在连接器领域不仅反映在外观上,它更是相关电气、机械性能的重要技术支撑。






1.定义
电镀:是金属电沉积过程的一种,指简单金属离子或络离子通过电化学方法在固体(导体或半导体)表面上放电还原为金属原子附着于电极表面,从而获得一金属层的过程。

2.目的
电镀由改变固体表面特性从而改变外观,提高耐蚀性,抗磨性,增强硬度,提供特殊的光、电、 磁、热等表面性质。

3.端子电镀知识简介
大多数的电子连接器,端子都要作表面处理,一般即指电镀。有两个主要原因:一是保护端子簧片基材不受腐蚀;二是优化端子表面的性能,建立和保持端子间的接触界面,特别是膜层控制。换句话说,使之更容易实现金属对金属的接触。

a).防止腐蚀:
多数连接器簧片是铜合金制作的,通常会在使用环境中腐蚀,如氧化、硫化等。端子电镀就是让簧片与环境隔离,防止腐蚀的发生。电镀的材料,当然要是不会腐蚀的,至少在应用环境中如此。
 
b).表面优化:
端子表面性能的优化可以通过两种方式实现。一是在于连接器的设计,建立和保持一个稳定的端子接触界面。二是建立金属性的接触,要求在插入时,任何表面膜层是不存在的或会破裂。没有膜层和膜层破裂这两种形式的区别也就是贵金属电镀和非贵金属电镀的区别。

贵金属端子电镀
贵金属端子电镀是指贵金属覆盖在底层表面,底层通常为镍。一般的连接器镀层厚度: 15~50u金,50~100u镍。最常用的贵金属电镀有金、钯及其合金。它们是惰性的,本身没有膜层。因此,对于这些表面处理,金属性的接触是“自动的”。我们要考虑的是如何保持端子表面的“高贵”,不受外来因素,如污染、基材扩散、端子腐蚀等的影响。

金是最理想的电镀材料,有优异的导电及导热性能。事实上在任何环境中都防腐蚀。由于这些优点,在要求高可靠性的应用场合的连接器中,主要的电镀是金,但金的成本很高。
钯也是贵金属,但与金相比有高的电阻、低的热传递和差的防腐蚀性,可是耐摩擦性有优势。一般采用钯镍合金(80~20)应用于连接器的接线柱中(POST)。

设计贵金属电镀时需要考虑以下事项:
 a.)多孔性
在电镀工艺中,金在众多暴露在表面的污点上成核。这些核继续增大而在表面展开,最后这些岛状物(孤立的物体)互相冲撞而完全覆盖了表面,形成多孔性的电镀表面。金镀层的多孔性与镀层厚度有一定的关系。在15u以下,多孔性迅速增加,50u以上,多孔性很低,实际降低的速率可以忽略。这就是为什么电镀的贵金属厚度通常在15~50u范围内的原因。

多孔性和基材的缺陷,如包含物、叠层、冲压痕迹、冲压不正确的清洗、不正确的润滑等也有一定的关系。

 b.)磨损

端子电镀表面的磨损,也会造成基材暴露。电镀表面的磨损或寿命取决于表面处理的两种
特性:摩擦系数和硬度。硬度增加,摩擦系数减少,表面处理的寿命会提高。
电镀金通常为硬金,含有变硬的活化剂,其中Co(钴)是最常见的硬化剂,能提高金的耐磨损性。
钯镍电镀的选择可大大提高贵金属镀层的耐摩性和寿命。一般在20~30u的钯镍合金上再覆盖3u的金镀层,既有良好的导电性,又有很高的耐磨性。

另外,通常便用镍底层来进一步提高寿命。
c.)镍底层
镍底层是贵金属电镀要考虑的首要因素,它提供了几项重要功能,确保端子接触界面的完整性。
通过正面性的氧化物表面,镍提供了一层有效的隔离层,阻隔了基材和小孔,从而减少了小孔腐蚀的潜在的可能;并提供了位于贵金属电镀层之下的一层硬的支撑层,从而提高了镀层寿命。什么样的厚度合适呢?镍底层越厚,磨损越低,但从成本及控制表面的粗造度考虑,一般是择50~100u的厚度。(下图是镀金后折弯金层断裂照片)





 
非贵金属电镀
非贵金属电镀,特别是锡和铅及其合金,覆盖了一层氧化膜,但在插入时,氧化膜很容易破裂,而建立了金属性的接触区域。不同于贵金属之处在于它们总是有一定数量表面膜层。由于连接器的目的是提供和保持一个金属性的接触界面,这些膜层的存在必须要考虑到。一般来讲,对于非贵金属的电镀,正向力要求很高足以破坏膜层,进而保持端子接触界面的完整。擦洗作用对于含有膜层的端子表面显得也很重要。

端子电镀中有三种非贵金属表面处理:锡(锡铅合金)、银和镍。锡是最常用的,银对高电流有优越性,镍只限于应用于高温场合。

a.) 锡表面处理
锡也指锡铅合金,特别是锡93-铅3的合金。
我们是从锡的氧化物膜层很容易被破坏的事实而提出使用锡的表面处理。锡镀层表面会覆盖一层硬的、薄的、易碎的氧化物膜。氧化膜下面是柔软的锡。当某种正向力作用于膜层时,锡的氧化物,由于很薄,不能承受这种负荷,而又因为它很脆,易碎而开裂。在这样的条件下,负载转移至锡层,由于又软又柔顺,在负载作下很容易流动。因为锡的流动,氧化物的开裂更宽了。通过裂缝和间隔层。锡挤压至表面提供金属接触。锡铅合金中铅的作用是减少锡须的产生。锡须是在应力作用下,锡的电镀物表面形成一层单晶体(锡须)。

锡须会在端子间形成短路。增加2%或更多的铅即能减少锡须。还有一类比例的锡铅合金是锡:铅=60:40,接近于我们焊接的成份比例(63:37),主要用于要焊接的连接器中。但是最近有越来越多的法律要求在电子及电气产品中减少铅的含量,很多的电镀端子要求无铅电镀,主要有纯锡、锡/铜和锡/银电镀,可以通过在铜与锡层之间镀一层镍或使用不光滑的无光泽的锡表面减缓锡须的产生。

b.)银表面电镀
银认为是非贵金属端子表面处理,因为它与硫、氯发生反应形成硫化膜。硫化膜是半导体, 会形成“二极管”的特征。银也是软的,与软金差不多。因为硫化物不容易被破坏,所以银不存在摩擦腐蚀。银有优异的导电及热传导性,在高电流下不会熔解,是用在高电流端子表面处理的极好的材料。
 

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众所周知,连接器行业最顶尖的技术之一当属电镀技术。有的时候我们羡慕国际大厂出品的某款连接器“卖相”好,这可不是简单地从外观去打量产品好坏,而当今世界,好的产品也要包括外观看着舒服、漂亮。我们要聊的电镀技术,在连接器领域不仅反映在外观上,它更是相关电气、机械性能的重要技术支撑。

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1.定义
电镀:是金属电沉积过程的一种,指简单金属离子或络离子通过电化学方法在固体(导体或半导体)表面上放电还原为金属原子附着于电极表面,从而获得一金属层的过程。

2.目的
电镀由改变固体表面特性从而改变外观,提高耐蚀性,抗磨性,增强硬度,提供特殊的光、电、 磁、热等表面性质。

3.端子电镀知识简介
大多数的电子连接器,端子都要作表面处理,一般即指电镀。有两个主要原因:一是保护端子簧片基材不受腐蚀;二是优化端子表面的性能,建立和保持端子间的接触界面,特别是膜层控制。换句话说,使之更容易实现金属对金属的接触。

a).防止腐蚀:
多数连接器簧片是铜合金制作的,通常会在使用环境中腐蚀,如氧化、硫化等。端子电镀就是让簧片与环境隔离,防止腐蚀的发生。电镀的材料,当然要是不会腐蚀的,至少在应用环境中如此。
 
b).表面优化:
端子表面性能的优化可以通过两种方式实现。一是在于连接器的设计,建立和保持一个稳定的端子接触界面。二是建立金属性的接触,要求在插入时,任何表面膜层是不存在的或会破裂。没有膜层和膜层破裂这两种形式的区别也就是贵金属电镀和非贵金属电镀的区别。

贵金属端子电镀
贵金属端子电镀是指贵金属覆盖在底层表面,底层通常为镍。一般的连接器镀层厚度: 15~50u金,50~100u镍。最常用的贵金属电镀有金、钯及其合金。它们是惰性的,本身没有膜层。因此,对于这些表面处理,金属性的接触是“自动的”。我们要考虑的是如何保持端子表面的“高贵”,不受外来因素,如污染、基材扩散、端子腐蚀等的影响。

金是最理想的电镀材料,有优异的导电及导热性能。事实上在任何环境中都防腐蚀。由于这些优点,在要求高可靠性的应用场合的连接器中,主要的电镀是金,但金的成本很高。
钯也是贵金属,但与金相比有高的电阻、低的热传递和差的防腐蚀性,可是耐摩擦性有优势。一般采用钯镍合金(80~20)应用于连接器的接线柱中(POST)。

设计贵金属电镀时需要考虑以下事项:
 a.)多孔性
在电镀工艺中,金在众多暴露在表面的污点上成核。这些核继续增大而在表面展开,最后这些岛状物(孤立的物体)互相冲撞而完全覆盖了表面,形成多孔性的电镀表面。金镀层的多孔性与镀层厚度有一定的关系。在15u以下,多孔性迅速增加,50u以上,多孔性很低,实际降低的速率可以忽略。这就是为什么电镀的贵金属厚度通常在15~50u范围内的原因。

多孔性和基材的缺陷,如包含物、叠层、冲压痕迹、冲压不正确的清洗、不正确的润滑等也有一定的关系。

 b.)磨损

端子电镀表面的磨损,也会造成基材暴露。电镀表面的磨损或寿命取决于表面处理的两种
特性:摩擦系数和硬度。硬度增加,摩擦系数减少,表面处理的寿命会提高。
电镀金通常为硬金,含有变硬的活化剂,其中Co(钴)是最常见的硬化剂,能提高金的耐磨损性。
钯镍电镀的选择可大大提高贵金属镀层的耐摩性和寿命。一般在20~30u的钯镍合金上再覆盖3u的金镀层,既有良好的导电性,又有很高的耐磨性。

另外,通常便用镍底层来进一步提高寿命。
c.)镍底层
镍底层是贵金属电镀要考虑的首要因素,它提供了几项重要功能,确保端子接触界面的完整性。
通过正面性的氧化物表面,镍提供了一层有效的隔离层,阻隔了基材和小孔,从而减少了小孔腐蚀的潜在的可能;并提供了位于贵金属电镀层之下的一层硬的支撑层,从而提高了镀层寿命。什么样的厚度合适呢?镍底层越厚,磨损越低,但从成本及控制表面的粗造度考虑,一般是择50~100u的厚度。(下图是镀金后折弯金层断裂照片)

镀金断裂.png

 
非贵金属电镀
非贵金属电镀,特别是锡和铅及其合金,覆盖了一层氧化膜,但在插入时,氧化膜很容易破裂,而建立了金属性的接触区域。不同于贵金属之处在于它们总是有一定数量表面膜层。由于连接器的目的是提供和保持一个金属性的接触界面,这些膜层的存在必须要考虑到。一般来讲,对于非贵金属的电镀,正向力要求很高足以破坏膜层,进而保持端子接触界面的完整。擦洗作用对于含有膜层的端子表面显得也很重要。

端子电镀中有三种非贵金属表面处理:锡(锡铅合金)、银和镍。锡是最常用的,银对高电流有优越性,镍只限于应用于高温场合。

a.) 锡表面处理
锡也指锡铅合金,特别是锡93-铅3的合金。
我们是从锡的氧化物膜层很容易被破坏的事实而提出使用锡的表面处理。锡镀层表面会覆盖一层硬的、薄的、易碎的氧化物膜。氧化膜下面是柔软的锡。当某种正向力作用于膜层时,锡的氧化物,由于很薄,不能承受这种负荷,而又因为它很脆,易碎而开裂。在这样的条件下,负载转移至锡层,由于又软又柔顺,在负载作下很容易流动。因为锡的流动,氧化物的开裂更宽了。通过裂缝和间隔层。锡挤压至表面提供金属接触。锡铅合金中铅的作用是减少锡须的产生。锡须是在应力作用下,锡的电镀物表面形成一层单晶体(锡须)。

锡须会在端子间形成短路。增加2%或更多的铅即能减少锡须。还有一类比例的锡铅合金是锡:铅=60:40,接近于我们焊接的成份比例(63:37),主要用于要焊接的连接器中。但是最近有越来越多的法律要求在电子及电气产品中减少铅的含量,很多的电镀端子要求无铅电镀,主要有纯锡、锡/铜和锡/银电镀,可以通过在铜与锡层之间镀一层镍或使用不光滑的无光泽的锡表面减缓锡须的产生。

b.)银表面电镀
银认为是非贵金属端子表面处理,因为它与硫、氯发生反应形成硫化膜。硫化膜是半导体, 会形成“二极管”的特征。银也是软的,与软金差不多。因为硫化物不容易被破坏,所以银不存在摩擦腐蚀。银有优异的导电及热传导性,在高电流下不会熔解,是用在高电流端子表面处理的极好的材料。
 

 

端子镀锡的10条铁律

技术分享炮灰 发表了文章 • 0 个评论 • 5911 次浏览 • 2017-08-04 02:29 • 来自相关话题

锡或锡合金材料是优良的端子电镀材料之一,它成本相对便宜,接触电阻低,焊接性好,在相应使用环境中的性能也可以达到工程设计要求,是替代金和其他贵重金属的理想镀层材料。
 
下面是10条铁律,但是随着未知运用不断涌现,相信还有很多的规律等待大家发掘。
1. 使用镀锡材料就要保证公母端子对插后有较好的机械稳定性。即振动环境中不建议使用镀锡材料端子。
原因:振动环境下,端子金属材料差热膨胀系数differential thermal expansion (DTE)不尽相同,容易产生微动腐蚀(微振腐蚀Fretting),一般端子会在10~200微米范围内往复摩擦导致镀层损坏,原材料暴露从而被氧化,致使接触电阻显著升高。
2.为了保持镀锡端子间稳定的接触,应该在端子上施加至少100克以上的正向压着力。
3.镀锡端子间需要辅助润滑。
原因:这是跟着上面第二条来的,端子正向压力大了,适当润滑是很有必要的,最好公母端都润滑,最少一端做润滑处理。
4.持续高温环不建议使用镀锡材料。
原因:高温致使铜和锡之间产生金属间化合物加快,导致中间层变脆变硬,影响正常使用。建议加一层镀镍在中间,因为镍锡金属间化合物生长慢一些。
5.多种镀锡工艺不会对电气性能产生很大差异。
比如镀亮锡比较美观;哑光锡(matte)要保持表面干净以至于不影响可焊性。黄铜镀锡应该加一层镍底,用来防止基材当中的锌流失,因为锌流失会导致可焊性下降。
6. 镀锡镀层厚度尽量在100~300微英寸。
低于100大多会用到成本较低且对可焊性要求不高的产品上。
7.不建议镀锡和镀金端子配合使用。
原因:因为这样做会更容易被氧化腐蚀。锡会转移到黄金表面,这最终会导致镀锡氧化物堆积在更坚硬的镀金基体上。在较硬的镀金物上破坏锡氧化物比直接从镀锡上穿过锡氧化物要困难得多。但是镀锡和镀银对配的微动摩擦状况和两端都镀锡的差不多。
8.镀锡端子互配时最好先对插两三次。
这样做的目的是将镀锡层上面的氧化层去掉,实现可靠的金属间接触。即使是ZIF端子(零插入力端子)也建议这么做。
9.镀锡或镀锡合金端子不适合在电路频繁通断的场合中运用。
锡材料熔点低,不适合在频繁通断场合,比如起电弧的触点地方使用。
10.镀锡端子适合在干燥电路和要求不是很高的情况下运用。
 
 
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锡或锡合金材料是优良的端子电镀材料之一,它成本相对便宜,接触电阻低,焊接性好,在相应使用环境中的性能也可以达到工程设计要求,是替代金和其他贵重金属的理想镀层材料。
 
下面是10条铁律,但是随着未知运用不断涌现,相信还有很多的规律等待大家发掘。
1. 使用镀锡材料就要保证公母端子对插后有较好的机械稳定性。即振动环境中不建议使用镀锡材料端子。
原因:振动环境下,端子金属材料差热膨胀系数differential thermal expansion (DTE)不尽相同,容易产生微动腐蚀(微振腐蚀Fretting),一般端子会在10~200微米范围内往复摩擦导致镀层损坏,原材料暴露从而被氧化,致使接触电阻显著升高。
2.为了保持镀锡端子间稳定的接触,应该在端子上施加至少100克以上的正向压着力。
3.镀锡端子间需要辅助润滑。
原因:这是跟着上面第二条来的,端子正向压力大了,适当润滑是很有必要的,最好公母端都润滑,最少一端做润滑处理。
4.持续高温环不建议使用镀锡材料。
原因:高温致使铜和锡之间产生金属间化合物加快,导致中间层变脆变硬,影响正常使用。建议加一层镀镍在中间,因为镍锡金属间化合物生长慢一些。
5.多种镀锡工艺不会对电气性能产生很大差异。
比如镀亮锡比较美观;哑光锡(matte)要保持表面干净以至于不影响可焊性。黄铜镀锡应该加一层镍底,用来防止基材当中的锌流失,因为锌流失会导致可焊性下降。
6. 镀锡镀层厚度尽量在100~300微英寸。
低于100大多会用到成本较低且对可焊性要求不高的产品上。
7.不建议镀锡和镀金端子配合使用。
原因:因为这样做会更容易被氧化腐蚀。锡会转移到黄金表面,这最终会导致镀锡氧化物堆积在更坚硬的镀金基体上。在较硬的镀金物上破坏锡氧化物比直接从镀锡上穿过锡氧化物要困难得多。但是镀锡和镀银对配的微动摩擦状况和两端都镀锡的差不多。
8.镀锡端子互配时最好先对插两三次。
这样做的目的是将镀锡层上面的氧化层去掉,实现可靠的金属间接触。即使是ZIF端子(零插入力端子)也建议这么做。
9.镀锡或镀锡合金端子不适合在电路频繁通断的场合中运用。
锡材料熔点低,不适合在频繁通断场合,比如起电弧的触点地方使用。
10.镀锡端子适合在干燥电路和要求不是很高的情况下运用。
 
 
 

师兄,我也可以下山卖端子了吗?

技术分享tianbian 发表了文章 • 0 个评论 • 2825 次浏览 • 2017-07-07 10:01 • 来自相关话题

师弟:师兄,我都已经学了很多关于连接器材料的本领了,可以下山卖连接器了吗?

师兄:不行,再陪陪我。

师弟:您有师傅和其他师弟们陪,我特别想出去看看,您不是平时说最关键的就是常跑客户嘛,我也想小试牛刀啊,不然就生锈啦!

师兄:那好,你说说连接器中常用的金属件材料有哪些?他们各自的特点又是什么?

师弟:这个难不住我嘻嘻,它们是:

铜 Copper (Cu)
红色,较贵重的金属,软,易弯曲,很高的导电性和导热性,耐腐蚀,极好的操作性。

黄铜 Brass (CuZn)
铜和锌的合金,60-96%的铜成分,良好的弹性材料,可接受的导电性,很好的操作性,易于焊接。不太贵,成黄色。

锡磷青铜 PhosphorBroze (CuSn)
铜和锡的合金,良好的弹性材料,弹性在黄铜和铍青铜之间,导电性能比黄铜差,对应力腐蚀不敏感,比黄铜贵近两倍,成红色。

铍青铜 BerylliuCopper (CuBe)
最佳的弹性,疲劳强度好,耐腐蚀,耐磨损,比黄铜贵5倍,成黄色。

铜合金  Nickel-Silver  (CuNiZn)
铜镍锌合金(Cu 65%,Ni12%,Zn23)的导电性能接近黄铜,耐腐蚀,耐强电压,呈银白色,应用不多。

钢 Steel(Fe)
应用温度可达250度,导电性差,弹性好耐磨损,呈灰色。

镍   Nickel   (Ni)
很高的温度特性,应用温度可达650度,耐腐蚀,好的强度和比较好的导电性,呈银灰色。




师兄:嗯,这个不算难,我再考考你。连接器镀层材料和特点有哪些,你知道吗?

师弟:这我也门儿清,且听我慢慢跟您说。
为了提高电气性能及耐腐蚀性等特性,一般连接器端子都会进行电镀工序,下面是连接器常用的电镀材料:

锡Tin(Sn)
其中连接器镀锡有三种类型:预镀锡;预覆层和电镀。锡比较软,防止腐蚀,比较廉价,另外锡容易焊接,镀层厚度在2-12μm,银白色,暗或有光泽。

金Gold(Au)
电镀金是现有的电接触件最优质的镀层方法,较软,很耐腐蚀,在纯酸里不溶解,良好导电性,较昂贵,因此选择性镀金工艺更为合理,即只在啮合范围镀金。镀金通常选择先镀镍,以达到更好的防腐效果。镀金厚度一般在0.4-3.5um.

钯Palladium  (Pd)
贵金属钯用于电镀代替金在某些有限制的范围,一般连接器厂家仅采用钯在金属焊接层(硬金方法),另外钯的导电率比金差。

镍Nickel (Ni)
比较贵重,银白色金属,导电率差,坚硬,表面光滑,经常用于镀金的底镀层,焊接性差,钢接触件大多采用镀镍,(必须先镀铜),紫铜镀镍可耐温340度,黄铜和青铜则可达250度。

银Silver  (Ag)
光泽白色,贵重金属,软,导电性好,容易惰性氧化,所以易失去光泽,黄铜或青铜镀锡可耐温110度,紫铜则可耐温250度。

铜Copper  (Cu)
铜经常用于基础镀层;镀锡接触件改进可焊性;为更好的附着力所以钢选择镀铜较多。

师弟:师兄,另外镀锡和镀金我再重点回顾一下哦:
镀锡
1. 锡镀层接触件在啮合状态下是机械稳定的
2. 锡镀层接触件正常的接触力至少需要100克。
3. 锡镀层接触件需要润滑。
4. 锡镀层不推荐使用在高温环境下。
5. 涂覆的选择,软溶,热气流或热浸锡涂层,对锡或锡合金接触件的电气性能产生不稳定影响。
6. 电镀锡至少2.54微米以上。
7. 锡镀层接触件与金镀层接触件啮合不好。
8. 在接触件啮合期间滑动或摩擦作用推荐锡镀层接触件。
9. 锡镀层接触件不用于接通或断开电流。
10.锡镀层接触件可用于干电路或低电平状态。

镀金
1. 金镀层推荐为高可靠性应用。
2. 金镀层可用于腐蚀环境状态。
3. 金镀层可用于高耐久性要求。
4. 金镀层可用于低的接触力和低摩擦。
5. 薄的金镀层可确定稳定的低电阻接触。
6. 金对微振动磨损衰变不敏感。
7. 有润滑可提高金接触件性能。
8. 金镀层要求采用适合的底镀层,如先镀镍。
9. 金镀层厚度随应用的要求而定。
10.金用于低电平电流状态。
11.金接触件用于高温。
12.金接触件不应与锡接触件啮合。
13.金接触件不推荐作接通和断开应用。

师弟:师兄您看我合格不?不行的话我在补充一下:
连接器中黄铜工作温度在90度;黄铜镀锡110度;锡青铜90度;锡青铜镀锡110度;铍青铜镀银130度;钢镀镍250度

师兄:可以了师弟,看来我适合待在上山陪师傅呵呵。下山后顺便帮我打听一下我的偶像姚明最近过得好不好哦(抱拳) 查看全部
师弟:师兄,我都已经学了很多关于连接器材料的本领了,可以下山卖连接器了吗?

师兄:不行,再陪陪我。

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师兄:那好,你说说连接器中常用的金属件材料有哪些?他们各自的特点又是什么?

师弟:这个难不住我嘻嘻,它们是:

铜 Copper (Cu)
红色,较贵重的金属,软,易弯曲,很高的导电性和导热性,耐腐蚀,极好的操作性。

黄铜 Brass (CuZn)
铜和锌的合金,60-96%的铜成分,良好的弹性材料,可接受的导电性,很好的操作性,易于焊接。不太贵,成黄色。

锡磷青铜 PhosphorBroze (CuSn)
铜和锡的合金,良好的弹性材料,弹性在黄铜和铍青铜之间,导电性能比黄铜差,对应力腐蚀不敏感,比黄铜贵近两倍,成红色。

铍青铜 BerylliuCopper (CuBe)
最佳的弹性,疲劳强度好,耐腐蚀,耐磨损,比黄铜贵5倍,成黄色。

铜合金  Nickel-Silver  (CuNiZn)
铜镍锌合金(Cu 65%,Ni12%,Zn23)的导电性能接近黄铜,耐腐蚀,耐强电压,呈银白色,应用不多。

钢 Steel(Fe)
应用温度可达250度,导电性差,弹性好耐磨损,呈灰色。

镍   Nickel   (Ni)
很高的温度特性,应用温度可达650度,耐腐蚀,好的强度和比较好的导电性,呈银灰色。
电镀.png

师兄:嗯,这个不算难,我再考考你。连接器镀层材料和特点有哪些,你知道吗?

师弟:这我也门儿清,且听我慢慢跟您说。
为了提高电气性能及耐腐蚀性等特性,一般连接器端子都会进行电镀工序,下面是连接器常用的电镀材料:

锡Tin(Sn)
其中连接器镀锡有三种类型:预镀锡;预覆层和电镀。锡比较软,防止腐蚀,比较廉价,另外锡容易焊接,镀层厚度在2-12μm,银白色,暗或有光泽。

金Gold(Au)
电镀金是现有的电接触件最优质的镀层方法,较软,很耐腐蚀,在纯酸里不溶解,良好导电性,较昂贵,因此选择性镀金工艺更为合理,即只在啮合范围镀金。镀金通常选择先镀镍,以达到更好的防腐效果。镀金厚度一般在0.4-3.5um.

钯Palladium  (Pd)
贵金属钯用于电镀代替金在某些有限制的范围,一般连接器厂家仅采用钯在金属焊接层(硬金方法),另外钯的导电率比金差。

镍Nickel (Ni)
比较贵重,银白色金属,导电率差,坚硬,表面光滑,经常用于镀金的底镀层,焊接性差,钢接触件大多采用镀镍,(必须先镀铜),紫铜镀镍可耐温340度,黄铜和青铜则可达250度。

银Silver  (Ag)
光泽白色,贵重金属,软,导电性好,容易惰性氧化,所以易失去光泽,黄铜或青铜镀锡可耐温110度,紫铜则可耐温250度。

铜Copper  (Cu)
铜经常用于基础镀层;镀锡接触件改进可焊性;为更好的附着力所以钢选择镀铜较多。

师弟:师兄,另外镀锡和镀金我再重点回顾一下哦:
镀锡
1. 锡镀层接触件在啮合状态下是机械稳定的
2. 锡镀层接触件正常的接触力至少需要100克。
3. 锡镀层接触件需要润滑。
4. 锡镀层不推荐使用在高温环境下。
5. 涂覆的选择,软溶,热气流或热浸锡涂层,对锡或锡合金接触件的电气性能产生不稳定影响。
6. 电镀锡至少2.54微米以上。
7. 锡镀层接触件与金镀层接触件啮合不好。
8. 在接触件啮合期间滑动或摩擦作用推荐锡镀层接触件。
9. 锡镀层接触件不用于接通或断开电流。
10.锡镀层接触件可用于干电路或低电平状态。

镀金
1. 金镀层推荐为高可靠性应用。
2. 金镀层可用于腐蚀环境状态。
3. 金镀层可用于高耐久性要求。
4. 金镀层可用于低的接触力和低摩擦。
5. 薄的金镀层可确定稳定的低电阻接触。
6. 金对微振动磨损衰变不敏感。
7. 有润滑可提高金接触件性能。
8. 金镀层要求采用适合的底镀层,如先镀镍。
9. 金镀层厚度随应用的要求而定。
10.金用于低电平电流状态。
11.金接触件用于高温。
12.金接触件不应与锡接触件啮合。
13.金接触件不推荐作接通和断开应用。

师弟:师兄您看我合格不?不行的话我在补充一下:
连接器中黄铜工作温度在90度;黄铜镀锡110度;锡青铜90度;锡青铜镀锡110度;铍青铜镀银130度;钢镀镍250度

师兄:可以了师弟,看来我适合待在上山陪师傅呵呵。下山后顺便帮我打听一下我的偶像姚明最近过得好不好哦(抱拳)

关于端子电镀的那些事(一)

技术分享tianbian 发表了文章 • 0 个评论 • 4245 次浏览 • 2017-06-12 10:21 • 来自相关话题

众所周知,连接器行业最顶尖的技术之一当属电镀技术。有的时候我们羡慕国际大厂出品的某款连接器“卖相”好,这可不是简单地从外观去打量产品好坏,而当今世界,好的产品也要包括外观看着舒服、漂亮。我们要聊的电镀技术,在连接器领域不仅反映在外观上,它更是相关电气、机械性能的重要技术支撑。






1.定义
电镀:是金属电沉积过程的一种,指简单金属离子或络离子通过电化学方法在固体(导体或半导体)表面上放电还原为金属原子附着于电极表面,从而获得一金属层的过程。

2.目的
电镀由改变固体表面特性从而改变外观,提高耐蚀性,抗磨性,增强硬度,提供特殊的光、电、 磁、热等表面性质。

3.端子电镀知识简介
大多数的电子连接器,端子都要作表面处理,一般即指电镀。有两个主要原因:一是保护端子簧片基材不受腐蚀;二是优化端子表面的性能,建立和保持端子间的接触界面,特别是膜层控制。换句话说,使之更容易实现金属对金属的接触。

a).防止腐蚀:
多数连接器簧片是铜合金制作的,通常会在使用环境中腐蚀,如氧化、硫化等。端子电镀就是让簧片与环境隔离,防止腐蚀的发生。电镀的材料,当然要是不会腐蚀的,至少在应用环境中如此。
 
b).表面优化:
端子表面性能的优化可以通过两种方式实现。一是在于连接器的设计,建立和保持一个稳定的端子接触界面。二是建立金属性的接触,要求在插入时,任何表面膜层是不存在的或会破裂。没有膜层和膜层破裂这两种形式的区别也就是贵金属电镀和非贵金属电镀的区别。

贵金属端子电镀
贵金属端子电镀是指贵金属覆盖在底层表面,底层通常为镍。一般的连接器镀层厚度: 15~50u金,50~100u镍。最常用的贵金属电镀有金、钯及其合金。它们是惰性的,本身没有膜层。因此,对于这些表面处理,金属性的接触是“自动的”。我们要考虑的是如何保持端子表面的“高贵”,不受外来因素,如污染、基材扩散、端子腐蚀等的影响。

金是最理想的电镀材料,有优异的导电及导热性能。事实上在任何环境中都防腐蚀。由于这些优点,在要求高可靠性的应用场合的连接器中,主要的电镀是金,但金的成本很高。
钯也是贵金属,但与金相比有高的电阻、低的热传递和差的防腐蚀性,可是耐摩擦性有优势。一般采用钯镍合金(80~20)应用于连接器的接线柱中(POST)。

设计贵金属电镀时需要考虑以下事项:
 a.)多孔性
在电镀工艺中,金在众多暴露在表面的污点上成核。这些核继续增大而在表面展开,最后这些岛状物(孤立的物体)互相冲撞而完全覆盖了表面,形成多孔性的电镀表面。金镀层的多孔性与镀层厚度有一定的关系。在15u以下,多孔性迅速增加,50u以上,多孔性很低,实际降低的速率可以忽略。这就是为什么电镀的贵金属厚度通常在15~50u范围内的原因。

多孔性和基材的缺陷,如包含物、叠层、冲压痕迹、冲压不正确的清洗、不正确的润滑等也有一定的关系。

 b.)磨损

端子电镀表面的磨损,也会造成基材暴露。电镀表面的磨损或寿命取决于表面处理的两种
特性:摩擦系数和硬度。硬度增加,摩擦系数减少,表面处理的寿命会提高。
电镀金通常为硬金,含有变硬的活化剂,其中Co(钴)是最常见的硬化剂,能提高金的耐磨损性。
钯镍电镀的选择可大大提高贵金属镀层的耐摩性和寿命。一般在20~30u的钯镍合金上再覆盖3u的金镀层,既有良好的导电性,又有很高的耐磨性。

另外,通常便用镍底层来进一步提高寿命。
c.)镍底层
镍底层是贵金属电镀要考虑的首要因素,它提供了几项重要功能,确保端子接触界面的完整性。
通过正面性的氧化物表面,镍提供了一层有效的隔离层,阻隔了基材和小孔,从而减少了小孔腐蚀的潜在的可能;并提供了位于贵金属电镀层之下的一层硬的支撑层,从而提高了镀层寿命。什么样的厚度合适呢?镍底层越厚,磨损越低,但从成本及控制表面的粗造度考虑,一般是择50~100u的厚度。(下图是镀金后折弯金层断裂照片)





 
非贵金属电镀
非贵金属电镀,特别是锡和铅及其合金,覆盖了一层氧化膜,但在插入时,氧化膜很容易破裂,而建立了金属性的接触区域。不同于贵金属之处在于它们总是有一定数量表面膜层。由于连接器的目的是提供和保持一个金属性的接触界面,这些膜层的存在必须要考虑到。一般来讲,对于非贵金属的电镀,正向力要求很高足以破坏膜层,进而保持端子接触界面的完整。擦洗作用对于含有膜层的端子表面显得也很重要。

端子电镀中有三种非贵金属表面处理:锡(锡铅合金)、银和镍。锡是最常用的,银对高电流有优越性,镍只限于应用于高温场合。

a.) 锡表面处理
锡也指锡铅合金,特别是锡93-铅3的合金。
我们是从锡的氧化物膜层很容易被破坏的事实而提出使用锡的表面处理。锡镀层表面会覆盖一层硬的、薄的、易碎的氧化物膜。氧化膜下面是柔软的锡。当某种正向力作用于膜层时,锡的氧化物,由于很薄,不能承受这种负荷,而又因为它很脆,易碎而开裂。在这样的条件下,负载转移至锡层,由于又软又柔顺,在负载作下很容易流动。因为锡的流动,氧化物的开裂更宽了。通过裂缝和间隔层。锡挤压至表面提供金属接触。锡铅合金中铅的作用是减少锡须的产生。锡须是在应力作用下,锡的电镀物表面形成一层单晶体(锡须)。

锡须会在端子间形成短路。增加2%或更多的铅即能减少锡须。还有一类比例的锡铅合金是锡:铅=60:40,接近于我们焊接的成份比例(63:37),主要用于要焊接的连接器中。但是最近有越来越多的法律要求在电子及电气产品中减少铅的含量,很多的电镀端子要求无铅电镀,主要有纯锡、锡/铜和锡/银电镀,可以通过在铜与锡层之间镀一层镍或使用不光滑的无光泽的锡表面减缓锡须的产生。

b.)银表面电镀
银认为是非贵金属端子表面处理,因为它与硫、氯发生反应形成硫化膜。硫化膜是半导体, 会形成“二极管”的特征。银也是软的,与软金差不多。因为硫化物不容易被破坏,所以银不存在摩擦腐蚀。银有优异的导电及热传导性,在高电流下不会熔解,是用在高电流端子表面处理的极好的材料。
 

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众所周知,连接器行业最顶尖的技术之一当属电镀技术。有的时候我们羡慕国际大厂出品的某款连接器“卖相”好,这可不是简单地从外观去打量产品好坏,而当今世界,好的产品也要包括外观看着舒服、漂亮。我们要聊的电镀技术,在连接器领域不仅反映在外观上,它更是相关电气、机械性能的重要技术支撑。

Mil_contact.png


1.定义
电镀:是金属电沉积过程的一种,指简单金属离子或络离子通过电化学方法在固体(导体或半导体)表面上放电还原为金属原子附着于电极表面,从而获得一金属层的过程。

2.目的
电镀由改变固体表面特性从而改变外观,提高耐蚀性,抗磨性,增强硬度,提供特殊的光、电、 磁、热等表面性质。

3.端子电镀知识简介
大多数的电子连接器,端子都要作表面处理,一般即指电镀。有两个主要原因:一是保护端子簧片基材不受腐蚀;二是优化端子表面的性能,建立和保持端子间的接触界面,特别是膜层控制。换句话说,使之更容易实现金属对金属的接触。

a).防止腐蚀:
多数连接器簧片是铜合金制作的,通常会在使用环境中腐蚀,如氧化、硫化等。端子电镀就是让簧片与环境隔离,防止腐蚀的发生。电镀的材料,当然要是不会腐蚀的,至少在应用环境中如此。
 
b).表面优化:
端子表面性能的优化可以通过两种方式实现。一是在于连接器的设计,建立和保持一个稳定的端子接触界面。二是建立金属性的接触,要求在插入时,任何表面膜层是不存在的或会破裂。没有膜层和膜层破裂这两种形式的区别也就是贵金属电镀和非贵金属电镀的区别。

贵金属端子电镀
贵金属端子电镀是指贵金属覆盖在底层表面,底层通常为镍。一般的连接器镀层厚度: 15~50u金,50~100u镍。最常用的贵金属电镀有金、钯及其合金。它们是惰性的,本身没有膜层。因此,对于这些表面处理,金属性的接触是“自动的”。我们要考虑的是如何保持端子表面的“高贵”,不受外来因素,如污染、基材扩散、端子腐蚀等的影响。

金是最理想的电镀材料,有优异的导电及导热性能。事实上在任何环境中都防腐蚀。由于这些优点,在要求高可靠性的应用场合的连接器中,主要的电镀是金,但金的成本很高。
钯也是贵金属,但与金相比有高的电阻、低的热传递和差的防腐蚀性,可是耐摩擦性有优势。一般采用钯镍合金(80~20)应用于连接器的接线柱中(POST)。

设计贵金属电镀时需要考虑以下事项:
 a.)多孔性
在电镀工艺中,金在众多暴露在表面的污点上成核。这些核继续增大而在表面展开,最后这些岛状物(孤立的物体)互相冲撞而完全覆盖了表面,形成多孔性的电镀表面。金镀层的多孔性与镀层厚度有一定的关系。在15u以下,多孔性迅速增加,50u以上,多孔性很低,实际降低的速率可以忽略。这就是为什么电镀的贵金属厚度通常在15~50u范围内的原因。

多孔性和基材的缺陷,如包含物、叠层、冲压痕迹、冲压不正确的清洗、不正确的润滑等也有一定的关系。

 b.)磨损

端子电镀表面的磨损,也会造成基材暴露。电镀表面的磨损或寿命取决于表面处理的两种
特性:摩擦系数和硬度。硬度增加,摩擦系数减少,表面处理的寿命会提高。
电镀金通常为硬金,含有变硬的活化剂,其中Co(钴)是最常见的硬化剂,能提高金的耐磨损性。
钯镍电镀的选择可大大提高贵金属镀层的耐摩性和寿命。一般在20~30u的钯镍合金上再覆盖3u的金镀层,既有良好的导电性,又有很高的耐磨性。

另外,通常便用镍底层来进一步提高寿命。
c.)镍底层
镍底层是贵金属电镀要考虑的首要因素,它提供了几项重要功能,确保端子接触界面的完整性。
通过正面性的氧化物表面,镍提供了一层有效的隔离层,阻隔了基材和小孔,从而减少了小孔腐蚀的潜在的可能;并提供了位于贵金属电镀层之下的一层硬的支撑层,从而提高了镀层寿命。什么样的厚度合适呢?镍底层越厚,磨损越低,但从成本及控制表面的粗造度考虑,一般是择50~100u的厚度。(下图是镀金后折弯金层断裂照片)

镀金断裂.png

 
非贵金属电镀
非贵金属电镀,特别是锡和铅及其合金,覆盖了一层氧化膜,但在插入时,氧化膜很容易破裂,而建立了金属性的接触区域。不同于贵金属之处在于它们总是有一定数量表面膜层。由于连接器的目的是提供和保持一个金属性的接触界面,这些膜层的存在必须要考虑到。一般来讲,对于非贵金属的电镀,正向力要求很高足以破坏膜层,进而保持端子接触界面的完整。擦洗作用对于含有膜层的端子表面显得也很重要。

端子电镀中有三种非贵金属表面处理:锡(锡铅合金)、银和镍。锡是最常用的,银对高电流有优越性,镍只限于应用于高温场合。

a.) 锡表面处理
锡也指锡铅合金,特别是锡93-铅3的合金。
我们是从锡的氧化物膜层很容易被破坏的事实而提出使用锡的表面处理。锡镀层表面会覆盖一层硬的、薄的、易碎的氧化物膜。氧化膜下面是柔软的锡。当某种正向力作用于膜层时,锡的氧化物,由于很薄,不能承受这种负荷,而又因为它很脆,易碎而开裂。在这样的条件下,负载转移至锡层,由于又软又柔顺,在负载作下很容易流动。因为锡的流动,氧化物的开裂更宽了。通过裂缝和间隔层。锡挤压至表面提供金属接触。锡铅合金中铅的作用是减少锡须的产生。锡须是在应力作用下,锡的电镀物表面形成一层单晶体(锡须)。

锡须会在端子间形成短路。增加2%或更多的铅即能减少锡须。还有一类比例的锡铅合金是锡:铅=60:40,接近于我们焊接的成份比例(63:37),主要用于要焊接的连接器中。但是最近有越来越多的法律要求在电子及电气产品中减少铅的含量,很多的电镀端子要求无铅电镀,主要有纯锡、锡/铜和锡/银电镀,可以通过在铜与锡层之间镀一层镍或使用不光滑的无光泽的锡表面减缓锡须的产生。

b.)银表面电镀
银认为是非贵金属端子表面处理,因为它与硫、氯发生反应形成硫化膜。硫化膜是半导体, 会形成“二极管”的特征。银也是软的,与软金差不多。因为硫化物不容易被破坏,所以银不存在摩擦腐蚀。银有优异的导电及热传导性,在高电流下不会熔解,是用在高电流端子表面处理的极好的材料。