【摘要/前言】

電鍍會影響連接器系統的壽命和質量，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質量工程經理 Phil Eckert 和首席工程師 Matt Brown 討論連接器電鍍相關問題的系列，本期主題為 “法向力、循環、溫度和其他要點”，用以回答 Samtec 質量和加工專家經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，以實現氣密連接。氧化物有可能在錫表面形成電阻層。要實現良好的連接，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，我們并不是在談論微型連接器。通常不會在這些小型連接器上看到鍍錫，因為很難產生適當的法向力。

而鍍金是一種貴金屬，不會與大氣中的污染物發生反應，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使用溫度是多少？

A2：

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

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

您應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，接觸區域的鍍錫層大于 100 μ"。有些規格沒有規定鍍錫的上限。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中，原始設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是多少？

A4：

這是一個經常被問到的難題。連接器系統所能承受的循環次數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生較大的法向力。法向力非常大的連接器會在多次循環后磨損電鍍層。 

我們對 30 μ" 金連接器進行了 100 次循環測試。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，反映了實際應用情況。上圖是典型的 Samtec 測試計劃，以及循環后進行的測試。

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

Q5：錫/鉛電鍍的優缺點是什么？

A5：

過去 30 年來，錫/鉛電鍍一直被應用，現在仍然如此！從大多數方面來看，鍍錫/鍍鉛都能產生更好的焊點。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難性故障的案例比比皆是。

雖然錫須導致災難性故障的案例屢見不鮮，但人們的共識是，只要電鍍質量良好，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定降低 15°C 至 30°C 。例如，無鉛烤箱的溫度可設置為 245 攝氏度至 260 攝氏度；有鉛應用的溫度可設置為 230 攝氏度，而且通常更低。

錫/鉛的缺點顯然與 RoHS 和 REACH 等協議中的環境問題有關。

【總    結】        

Samtec作為一家立足于連接器領域數十年的企業，對于連接器電鍍，有著堅實的技術積累和多元的實踐經驗。我們理解連接器設計過程中遇到的每一個挑戰。

后續我們將繼續帶來連接器小課堂Q&A系列，敬請期待！