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电子连接器镀锡产品的失效机制

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发表于 2022-3-28 13:19 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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我们常用的连接器产品有两种主要的电镀材料,一种是贵金属镀层,代表材料为金;另一种是非贵金属镀层,代表材料为锡。​
1 t6 L/ v0 [6 r2 k9 t. z' m/ q0 M从字面上理解,贵金属镀层可能就是价格贵的意思。其实不然。贵金属镀层的意思是这种金属在空气中不容易被氧化。相对应的非贵金属镀层材料就是在空气中容易被氧化,锡、镍、银等在空气中都容易被氧化或硫化,所以它们都是非贵金属材料。​) Y% Z- d$ T0 q* C& ?8 @, ~
在电子连接器的应用中,锡是一种常见的、应用很广的非贵金属镀层材料,其在空气中是很容易被氧化的。当然,氧化锡是不导电的。​
9 f1 |7 W: ^/ C( A1 P9 {2 s如果电子连接器表面镀了一层锡,并且锡的表面被氧化了,这个氧化层又是不导电的,那么连接器还能正常工作吗?当然能正常工作。​
, k0 h: |! b& \/ [; F; O( E) [连接器产品进行镀锡的主要目的包括两个方面:1) 可焊性;2) 优化接触界面。​' H  P0 q0 t& K7 H0 U
---对于可焊性,我这里不做更多的说明,读者可以找到很多相关资料。​
+ G" R6 h; i4 t- S6 {: ^, W8 W4 [6 i---对于优化接触界面,其原理是由于金属端子的基材铜合金是一种活泼金属,在空气中会被氧化,那么在公母端子配合时,会由于氧化铜的存在而无法在公母端子间达到良好的配合。电镀锡的目的就是为了优化接触界面。锡也是一种活泼金属(锡比铜更活泼),在空气中锡也容易被氧化。氧化锡也是不导电的。但是,​% {) g8 v! `& K. v: Z$ r
氧化锡有二个特点:​
) Z( |5 R. T- g  G/ ea) 氧化锡具有自封闭性能,表层的氧化锡会把内部的纯锡遮蔽起来,从而使内部的纯锡不被氧化。​
; K* z, F9 k  e7 M7 f6 Cb )表层的氧化锡又脆又易破坏,在公母端子配合时,公母端子间的摩擦力会把表层的氧化锡破坏掉,从而与内部的纯锡相接触。这样才能保证一个纯锡的接触界面。这也是使用锡电镀的理由。需要说明的是,锡的电阻率是比黄铜高的,锡镀层过厚,会由于锡电阻率过高的原因使接触电阻下降。​& @  g5 J/ F. F
当公母端子(连接器配合后)端子间的正压力或摩擦力会保证一个纯锡的接触界面产生。那么对于连接器来讲,在它的一生中,就要确保这个纯锡的接触界面不能被二次氧化,如果发生了二次氧化,那么将会发生接触电阻升高、接触不良、开路等失效问题发生。​
; l/ W# i( Q0 k2 @7 F3 v在连接器的服务期内,如果发生热胀冷缩现象,或者振动等情况,就会引起公母配合的端子间的微动,这个微动就有可能引发接触界面间的二次氧化。这种失效在行业内称为微动腐蚀。​
4 Q% y6 b0 l% R, X: h2 @1 J所以,对于镀锡产品:​3 b  P& b5 g$ F2 {. r
公母端子在配合时要有一定的配合力(正压力)还要有一定的插入滑移距离才能把端子表面的氧化锡推走;​
1 d, q+ P. E7 @9 }6 f在端子的长期工作中,要有足够大的正压力和保护措施(比如防微动腐蚀油)来保证产品的长期连接可靠。​
. T& g- [9 ]5 Z* ^, X7 r; j( G工作环境和端子原材料的选择对微动腐蚀的发生会起到重要的作用。​+ g$ p& A' I: r* T$ o
镀锡产品的可靠性评估也是以揭露是否会发生微动腐蚀来评估的,比如让材料老化失去正压力;比如用振动来加速端子间的相对微动等。而盐雾测试是一种静态的氧化测试,其是不可能评估出锡镀层的可靠性的,特别是不能评估出微动腐蚀失效。6 q! y. \  Q1 C+ A, [$ N
! a7 @4 e: t( ^- g# o$ w$ t& \6 p

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发表于 2022-3-28 14:43 | 只看该作者
盐雾测试是一种静态的

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3#
发表于 2022-3-28 16:03 | 只看该作者
氧化锡不导电
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