端子的電鍍與檢驗(yàn)
一、端子電鍍基本知識(shí)

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1.定義
電鍍：是金屬電沉積過程的一種，指簡單金屬離子或絡(luò)離子通過電化學(xué)方法在固體(導(dǎo)體或半導(dǎo)體)表面上放電還原為金屬原子附著于電極表面，從而獲得一金屬層的過程。

2。目的
電鍍由改變固體表面特性從而改變外觀，提高耐蝕性，抗磨性，增強(qiáng)硬度，提供特殊的光、電、磁、熱等表面性質(zhì)。

3.端子電鍍知識(shí)簡介
大多數(shù)的電子連接器，端子都要作表面處理，一般即指電鍍。有兩個(gè)主要原因：一是保護(hù)端子簧片基材不受腐蝕；二是優(yōu)化端子表面的性能，建立和保持端子間的接觸界面，特別是膜層控制。換句話說，使之更容易實(shí)現(xiàn)金屬對(duì)金屬的接觸。

防止腐蝕：
多數(shù)連接器簧片是銅合金制作的，通常會(huì)在使用環(huán)境中腐蝕，如氧化、硫化等。端子電鍍就是讓簧片與環(huán)境隔離，防止腐蝕的發(fā)生。電鍍的材料，當(dāng)然要是不會(huì)腐蝕的，至少在應(yīng)用環(huán)境中如此。

表面優(yōu)化：
端子表面性能的優(yōu)化可以通過兩種方式實(shí)現(xiàn)。一是在于連接器的設(shè)計(jì)，建立和保持一個(gè)穩(wěn)定的端子接觸界面。二是建立金屬性的接觸，要求在插入時(shí)，任何表面膜層是不存在的或會(huì)破裂。沒有膜層和膜層破裂這兩種形式的區(qū)別也就是貴金屬電鍍和非貴金屬電鍍的區(qū)別。
貴金屬電鍍，如金、鈀、及其合金，是惰性的，本身沒有膜層。因此，對(duì)于這些表面處理，金屬性的接觸是“自動(dòng)的”。我們要考慮的是如何保持端子表面的“高貴”，不受外來因素，如污染、基材擴(kuò)散、端子腐蝕等的影響。

非金屬電鍍，特別是錫和鉛及其合金，覆蓋了一層氧化膜，但在插入時(shí)，氧化膜很容易破裂，而建立了金屬性的接觸區(qū)域。

(1)貴金屬端子電鍍
貴金屬端子電鍍是指貴金屬覆蓋在底層表面，底層通常為鎳。一般的連接器鍍層厚度：15~50u金，50~100u鎳。最常用的貴金屬電鍍有金、鈀及其合金。

金是最理想的電鍍材料，有優(yōu)異的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能。事實(shí)上在任何環(huán)境中都防腐蝕。由于這些優(yōu)點(diǎn)，在要求高可靠性的應(yīng)用場合的連接器中，主要的電鍍是金，但金的成本很高。
鈀也是貴金屬，但與金相比有高的電阻、低的熱傳遞和差的防腐蝕性，可是耐摩擦性有優(yōu)

勢(shì)。一般采用鈀鎳合金(80~20)應(yīng)用于連接器的接線柱中(POST)。

設(shè)計(jì)貴金屬電鍍時(shí)需要考慮以下事項(xiàng)：
a.多孔性
在電鍍工藝中，金在眾多暴露在表面的污點(diǎn)上成核。這些核繼續(xù)增大而在表面展開，最后這些島狀物(孤立的物體)互相沖撞而完全覆蓋了表面，形成多孔性的電鍍表面。金鍍層的多孔性與鍍層厚度有一定的關(guān)系。在15u以下，多孔性迅速增加，50u以上，多孔性很低，實(shí)際降低的速率可以忽略。這就是為什么電鍍的貴金屬厚度通常在15~50u范圍內(nèi)的原因。多孔性和基材的缺陷，如包含物、疊層、沖壓痕跡、沖壓不正確的清洗、不正確的潤滑等也有一定的關(guān)系。
b.磨損
端子電鍍表面的磨損，也會(huì)造成基材暴露。電鍍表面的磨損或壽命取決于表面處理的兩種特性：摩擦系數(shù)和硬度。硬度增加，摩擦系數(shù)減少，表面處理的壽命會(huì)提高。
電鍍金通常為硬金，含有變硬的活化劑，其中Co(鈷)是最常見的硬化劑，能提高金的耐磨損性。
鈀鎳電鍍的選擇可大大提高貴金屬鍍層的耐摩性和壽命。一般在20~30u的鈀鎳合金上再覆蓋3u的金鍍層，既有良好的導(dǎo)電性，又有很高的耐磨性。
另外，通常便用鎳底層來進(jìn)一步提高壽命。

c.鎳底層
鎳底層是貴金屬電鍍要考慮的首要因素，它提供了幾項(xiàng)重要功能，確保端子接觸界面的完整性。
通過正面性的氧化物表面，鎳提供了一層有效的隔離層，阻隔了基材和小孔，從而減少了小孔腐蝕的潛在的可能；并提供了位于貴金屬電鍍層之下的一層硬的支撐層，從而提高了鍍層壽命。什么樣的厚度合適呢？鎳底層越厚，磨損越低，但從成本及控制表面的粗造度考慮，一般是擇50~100u的厚度。

(2)非貴金屬電鍍
非貴金屬電鍍不同于貴金屬之處在于它們總是有一定數(shù)量表面膜層。由于連接器的目的是提供和保持一個(gè)金屬性的接觸界面，這些膜層的存在必須要考慮到.一般來講，對(duì)于非貴金屬的電鍍，正向力要求很高足以破壞膜層，進(jìn)而保持端子接觸界面的完整。擦洗作用對(duì)于含有膜層的端子表面顯得也很重要。
端子電鍍中有三種非金屬表面處理：錫(錫鉛合金)、銀和鎳。錫是最常用的，銀對(duì)高電流有優(yōu)越性，鎳只限于應(yīng)用于高溫場合。

a. 錫表面處理
錫也指錫鉛合金，特別是錫93-鉛3的合金。
我們是從錫的氧化物膜層很容易被破壞的事實(shí)而提出使用錫的表面處理。錫鍍層表面會(huì)覆蓋一層硬的、薄的、易碎的氧化物膜。氧化膜下面是柔軟的錫。當(dāng)某種正向力作用于膜層時(shí)，錫的氧化物，由于很薄，不能承受這種負(fù)荷，而又因?yàn)樗艽?，易碎而開裂。在這樣的條件下，負(fù)載轉(zhuǎn)移至錫層，由于又軟又柔順，在負(fù)載作下很容易流動(dòng)。因?yàn)殄a的流動(dòng)，

氧化物的開裂更寬了。通過裂縫和間隔層。錫擠壓至表面提供金屬接觸。錫鉛合金中鉛的作用是減少錫須的產(chǎn)生。錫須是在應(yīng)力作用下，錫的電鍍物表面形成一層單晶體(錫須)。錫須會(huì)在端子間形成短路。增加2%或更多的鉛即能減少錫須。還有一類比例的錫鉛合金是錫：鉛=60：40，接近于我們焊接的成份比例(63：37)，主要用于要焊接的連接器中。但是最近有越來越多的法律要求在電子及電氣產(chǎn)品中減少鉛的含量，很多的電鍍端子要求無鉛電鍍，主要有純錫、錫/銅和錫/銀電鍍，可以通過在銅與錫層之間鍍一層鎳或使用不光滑的無光澤的錫表面減緩錫須的產(chǎn)生。

b.銀表面電鍍
銀認(rèn)為是非貴金屬端子表面處理，因?yàn)樗c硫、氯發(fā)生反應(yīng)形成硫化膜。硫化膜是半導(dǎo)體，會(huì)形成“二極管”的特征。
銀也是軟的，與軟金差不多。因?yàn)榱蚧锊蝗菀妆黄茐?，所以銀不存在摩擦腐蝕。銀有優(yōu)異的導(dǎo)電及熱傳導(dǎo)性，在高電流下不會(huì)熔解，是用在高電流端子表面處理的極好的材料。

(3)端子潤滑
對(duì)于不同的端子表面處理，潤滑的作用是不同的，主要有兩個(gè)功能：降低摩擦系數(shù)和提供環(huán)境隔離
a. 降低摩擦系數(shù)有兩個(gè)效果：

第一、降低連接器的插入力；

第二、通過降低摩損提高連接器的壽命
b.端子潤滑能夠通過形成“封閉層”阻止或延緩環(huán)境對(duì)接觸界面的接觸，而提供環(huán)境的隔離。一般來說，對(duì)于貴金屬表面處理，端子潤滑是用來降低摩擦系數(shù)，提高連接器的壽命。對(duì)于錫的表面處理，端子潤滑是提供環(huán)境隔離，防止摩擦腐蝕。
雖然在電鍍的下一工序能夠添加潤滑劑，但它只是一種補(bǔ)充的操作。對(duì)于那些需要焊接到PCB板的連接器，焊接清洗可能失去了潤滑劑。潤滑劑粘灰塵，如果應(yīng)用在有灰塵的環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致電阻增大，壽命降低。最后，潤滑劑的耐溫度的能力也可能限制它的應(yīng)用。

(4) 端子表面處理小結(jié)

貴金屬電鍍，假定覆蓋在50u的鎳底層上

金是最常用材料，厚度取決于壽命要求，但可能受到多孔性沖擊。

鈀并不推薦使用于可焊接性保護(hù)場合

銀對(duì)生銹和遷移敏感，主要用于電源連接器，通過潤滑，銀的壽命可顯著改善

錫有好的環(huán)境穩(wěn)定性，但必須保證機(jī)械穩(wěn)定性.

壽命值只是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，僅供參考

4.電鍍工藝流程

U.S Cleaning(超聲波脫脂)

Electro Cleaning(電解脫脂)

Water rinse/ Blow off(水洗/吹干)

Acid Etching(活化)

Water rinse/ Blow off(水洗/吹干)

Nickel plating(鍍鎳)

Water rinse/ Blow off(水洗/吹干)

Activation(鈀鎳活化)

Palladium/Nickel Plating(電鍍鈀鎳)

Water rinse/ Blow off(水洗/吹干)

Gold plating(鍍金)

Water rinse/ Blow off (水洗/吹干)

Activation(錫鉛前活化)

Tin/Lead plating(電鍍錫鉛）

連接器的基本知識(shí)

連接器的基本性能可分為三大類：即機(jī)械性能、電氣性能和環(huán)境性能。? ?另一個(gè)重要的機(jī)械性能是連接器的機(jī)械壽命。機(jī)械壽命實(shí)際上是一種耐久性（durability）指標(biāo)，在國標(biāo)GB5095中把它叫作機(jī)械操作。它是以一次插入和一次拔出為一個(gè)循環(huán)，以在規(guī)定的插拔循環(huán)后連接器能否正常完成其連接功能（如接觸電阻值）作為評(píng)判依據(jù)。

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1．機(jī)械性能就連接功能而言，插拔力是重要地機(jī)械性能。插拔力分為插入力和拔出力（拔出力亦稱分離力），兩者的要求是不同的。在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有最大插入力和最小分離力規(guī)定，這表明，從使用角度來看，插入力要?。◤亩械筒迦肓IF和無插入力ZIF的結(jié)構(gòu)），而分離力若太小，則會(huì)影響接觸的可靠性。連接器的插拔力和機(jī)械壽命與接觸件結(jié)構(gòu)（正壓力大?。┙佑|部位鍍層質(zhì)量（滑動(dòng)摩擦系數(shù)）以及接觸件排列尺寸精度（對(duì)準(zhǔn)度）有關(guān)。?

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2．電氣性能連接器的主要電氣性能包括接觸電阻、絕緣電阻和抗電強(qiáng)度。? ??

①接觸電阻高質(zhì)量的電連接器應(yīng)當(dāng)具有低而穩(wěn)定的接觸電阻。連接器的接觸電阻從幾毫歐到數(shù)十毫歐不等。? ??

②絕緣電阻衡量電連接器接觸件之間和接觸件與外殼之間絕緣性能的指標(biāo)，其數(shù)量級(jí)為數(shù)百兆歐至數(shù)千兆歐不等。? ??

③抗電強(qiáng)度或稱耐電壓、介質(zhì)耐壓，是表征連接器接觸件之間或接觸件與外殼之間耐受額定試驗(yàn)電壓的能力。? ??

④其它電氣性能。? ? 電磁干擾泄漏衰減是評(píng)價(jià)連接器的電磁干擾屏蔽效果,電磁干擾泄漏衰減是評(píng)價(jià)連接器的電磁干擾屏蔽效果，一般在100MHz~10GHz頻率范圍內(nèi)測試。? ? 對(duì)射頻同軸連接器而言，還有特性阻抗、插入損耗、反射系數(shù)、電壓駐波比（VSWR）等電氣指標(biāo)。由于數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，為了連接和傳輸高速數(shù)字脈沖信號(hào)，出現(xiàn)了一類新型的連接器即高速信號(hào)連接器，相應(yīng)地，在電氣性能方面，除特性阻抗外，還出現(xiàn)了一些新的電氣指標(biāo)，如串?dāng)_（crosstalk），傳輸延遲（delay）、時(shí)滯（skew）等。? ?

3．環(huán)境性能常見的環(huán)境性能包括耐溫、耐濕、耐鹽霧、振動(dòng)和沖擊等。? ?

①耐溫目前連接器的最高工作溫度為200℃（少數(shù)高溫特種連接器除外），最低溫度為-65℃。由于連接器工作時(shí)，電流在接觸點(diǎn)處產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫升，因此一般認(rèn)為工作溫度應(yīng)等于環(huán)境溫度與接點(diǎn)溫升之和。在某些規(guī)范中，明確規(guī)定了連接器在額定工作電流下容許的最高溫升。?

②耐濕潮氣的侵入會(huì)影響連接h絕緣性能，并銹蝕金屬零件。恒定濕熱試驗(yàn)條件為相對(duì)濕度90%~95%（依據(jù)產(chǎn)品規(guī)范，可達(dá)98%）、溫度+40±20℃，試驗(yàn)時(shí)間按產(chǎn)品規(guī)定，最少為96小時(shí)。交變濕熱試驗(yàn)則更嚴(yán)苛。? ??

③耐鹽霧連接器在含有潮氣和鹽分的環(huán)境中工作時(shí)，其金屬結(jié)構(gòu)件、接觸件表面處理層有可能產(chǎn)生電化腐蝕，影響連接器的物理和電氣性能。為了評(píng)價(jià)電連接器耐受這種環(huán)境的能力，規(guī)定了鹽霧試驗(yàn)。? ? 它是將連接器懸掛在溫度受控的試驗(yàn)箱內(nèi)，用規(guī)定濃度的氯化鈉溶液用壓縮空氣噴出，形成鹽霧大氣，其暴露時(shí)間由產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定，至少為48小時(shí)。? ??

④振動(dòng)和沖擊耐振動(dòng)和沖擊是電連接器的重要性能，在特殊的應(yīng)用環(huán)境中如航空和航天、鐵路和公路運(yùn)輸中尤為重要，它是檢驗(yàn)電連接器機(jī)械結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性和電接觸可靠性的重要指標(biāo)。在有關(guān)的試驗(yàn)方法中都有明確的規(guī)定。沖擊試驗(yàn)中應(yīng)規(guī)定峰值加速度、持續(xù)時(shí)間和沖擊脈沖波形，以及電氣連續(xù)性中斷的時(shí)間。

⑤其它環(huán)境性能根據(jù)使用要求，電連接器的其它環(huán)境性能還有密封性（空氣泄漏、液體壓力）、液體浸漬（對(duì)特定液體的耐惡習(xí)化能力）、低氣壓等。