镀锡类连接器产品的失效机制 时间:2021-06-25 编辑:苏州祥龙嘉业电子科技股份有限公司
常用的连接器产品主要有两种的电镀材料,一种是贵金属镀层,代表材料为Au;另一种是非贵金属镀层,代表材料为Sn。

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。

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。

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。

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。

---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。

---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,

氧化锡有二个特点:

a) 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。

b )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。

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。

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。

所以,对于镀锡产品:

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;

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。

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。

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。

苏州祥龙嘉业是一家专业从事连接器、连接线设计和生产的制造商,致力于连接器的设计开发十余年,并努力成为行业中的领航者,传统连接器主要有BTB、FPC、Wafer, Card-reader、RJ45、RJ11、USB、HDMI、Type C、type C Cable等;汽车类有FAKRA、HSD等智能驾驶通讯相关产品。为客户提供具有竞争力的方案与产品,为中国创造贡献力量。

     
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