Samtec連接器電鍍小課堂系列二 | 法向力、循環(huán)、溫度和其他要點

【摘要/前言】

電鍍會影響連接器系統(tǒng)的壽命和質(zhì)量，包括耐腐蝕性、導電性、可焊性，當然還有成本。

【小課堂背景】

這是 Samtec質(zhì)量工程經(jīng)理 Phil Eckert 和首席工程師 Matt Brown 討論連接器電鍍相關(guān)問題的系列第二部分，主題為 “法向力、循環(huán)、溫度和其他要點”

系列第一部分Samtec連接器小課堂 | 連接器電鍍常識Q&A，獲得了良好反響。因此Samtec將逐步推出系列后續(xù)科普文章，用以回答 Samtec 質(zhì)量和加工專家經(jīng)常提出的連接器電鍍問題。

這些問題主要涉及鍍金和鍍錫，因為這是最常見的連接器電鍍選項。

Q1. 觸點的法向力是否應(yīng)該決定使用哪種鍍層？

A1:

簡短的回答是“Yes”。對于鍍錫，一般準則是每個接合觸點承受100克的法向力，以實現(xiàn)氣密連接。氧化物有可能在錫表面形成電阻層。要實現(xiàn)良好的連接，需要足夠的法向力來突破氧化層。當我說這些連接器需要 100 克的法向力時，我們并不是在談?wù)撐⑿瓦B接器。通常不會在這些小型連接器上看到鍍錫，因為很難產(chǎn)生適當?shù)姆ㄏ蛄Α?/p>

而鍍金是一種貴金屬，不會與大氣中的污染物發(fā)生反應(yīng)，因此可以使用較小的法向力，如30-40克。

你可能對?"30-40克，壽命終止 "這句話并不陌生，它指的是考慮熱疲勞后的接觸法向力。這是指測試完成并暴露在較高溫度下后的接觸法向力。通常情況下，接觸梁會放松，但您仍然希望達到30-40克（鍍金）。請注意，這只是一般準則；我曾見過使用微型連接器的EOEM，其重量小于30克，但運行良好。

我們之前提到，鍍金需要30-40克的接觸法向力。我們之所以給出一個范圍，是因為所需的法向力會受到觸點設(shè)計的影響。也就是說，接觸點越多越好。

Q2: 鍍金和鍍錫的最高連續(xù)使用溫度是多少？

A2:

鍍錫的最高連續(xù)使用溫度是105°C，鍍金的最高連續(xù)使用溫度是125°C。順便提一下，許多客戶將 "最高連續(xù)使用溫度 "和 "工作溫度范圍 "作為同義詞使用。

還有峰值溫度，指的是設(shè)備在有限的時間內(nèi)暴露在高于工作溫度的溫度下。高于工作溫度時會發(fā)生反應(yīng)，例如表面腐蝕或氧化，而所有反應(yīng)都會因熱量而加速。一般的經(jīng)驗法則是溫度每升高 10 攝氏度，反應(yīng)速度就會增加一倍。因此，一旦達到一定的溫度，原本緩慢發(fā)生、多年來都不會影響連接器壽命的反應(yīng)會突然迅速發(fā)生，從而導致連接器迅速失效。

您應(yīng)該了解連接器的電流承載能力（CCC）。通過連接器的電流會使連接器內(nèi)部和周圍的溫度升高，因此在給定的電流水平下，105°C 和125°C是一個考慮因素。

Q3: 這些連接器電鍍選項的典型厚度是多少？

A3:

對于鍍錫，Samtec建議焊尾的鍍錫層至少為?100 μ"，在許多情況下，接觸區(qū)域的鍍錫層大于 100 μ"。有些規(guī)格沒有規(guī)定鍍錫的上限。由于錫的價格低廉，我們建議最低鍍錫量為 100 μ"。

對于金來說，30 μ" 是可靠性的標準。我們接觸過很多客戶，他們在設(shè)計中要求使用 30 μ" 的金，但我們也知道有更多客戶使用 10 μ" 的金，甚至低至 3 μ" 的金（稱為 "閃金"）。

如果連接器需要通過混合流動氣體 (MFG) 測試，即未接合觸點暴露在氯氣、硫化氫、二氧化氮和二氧化硫等化學物質(zhì)中，原始設(shè)備制造商可能會指定使用 30 μ" 金。金含量為 30 μ" 的連接器可通過該測試，但 10 μ" 的連接器通常會因多孔而無法通過測試。

Q4：每種連接器鍍層的最大插拔次數(shù)是多少？

A4：

這是一個經(jīng)常被問到的難題。連接器系統(tǒng)所能承受的循環(huán)次數(shù)會受到各種變量的影響。當然，首先是表面處理，我們知道鍍金的周期更長。打底金屬也有影響，因為有些打底金屬會產(chǎn)生較大的法向力。法向力非常大的連接器會在多次循環(huán)后磨損電鍍層。

我們對 30 μ" 金連接器進行了 100 次循環(huán)測試。毫無疑問，許多客戶的連接器使用周期都超過了 100 次，但這些測試標準測試是可重復的，反映了實際應(yīng)用情況。上圖是典型的 Samtec 測試計劃，以及循環(huán)后進行的測試。

我們能給出的最簡單實用的建議是，如果需要更多的循環(huán)次數(shù)，就使用金，循環(huán)次數(shù)越多，金就越多。循環(huán)次數(shù)還會受到環(huán)境條件的影響，如溫度、濕度以及大氣中的污染物（如硫和氯）。

Q5：錫/鉛電鍍的優(yōu)缺點是什么？

A5：

過去 30 年來，錫/鉛電鍍一直被應(yīng)用，現(xiàn)在仍然如此！從大多數(shù)方面來看，鍍錫/鍍鉛都能產(chǎn)生更好的焊點。錫/鉛還能減少晶須的生長，尤其適用于軍事和太空應(yīng)用。樹枝狀晶須生長會在純錫板上形成，可能會造成短路。純錫上的晶須導致災(zāi)難性故障的案例比比皆是。

雖然錫須導致災(zāi)難性故障的案例屢見不鮮，但人們的共識是，只要電鍍質(zhì)量良好，一般都可以接受霧錫，有人認為，與霧錫一起使用的鎳底板可進一步降低錫須出現(xiàn)的幾率。

錫/鉛電鍍的共晶溫度也較低，有助于在加工過程中保護敏感元件。與純錫鍍層相比，錫/鉛鍍層可將烤箱溫度設(shè)定降低 15°C 至 30°C 。例如，無鉛烤箱的溫度可設(shè)置為 245 攝氏度至 260 攝氏度；有鉛應(yīng)用的溫度可設(shè)置為 230 攝氏度，而且通常更低。

錫/鉛的缺點顯然與 RoHS 和 REACH 等協(xié)議中的環(huán)境問題有關(guān)。

【總 結(jié)】

Samtec作為一家立足于連接器領(lǐng)域數(shù)十年的企業(yè)，對于連接器電鍍，有著堅實的技術(shù)積累和多元的實踐經(jīng)驗。我們理解連接器設(shè)計過程中遇到的每一個挑戰(zhàn)。

后續(xù)我們將繼續(xù)帶來連接器小課堂Q&A系列，敬請期待！