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          法向力、循環、溫度和其他要點

              作者:宏拓新軟件
              發布日期:2023-11-06         
          閱讀:14     
           
           

          【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第二部分,主題為 “法向力、循環、溫度和其他要點”。

          Q1:觸點的法向力是否應該決定使用哪種鍍層?

          概念圖

          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?

          數據

          A2:

          鍍錫的最高連續使用溫度是105℃,鍍金的最高連續使用溫度是125℃。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℃ 和125℃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?

          概念圖

          A3:

          對于鍍錫,Samtec建議焊尾的鍍錫層至少為100µ",在許多情況下,接觸區域的鍍錫層大于100µ"。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100µ"。

          對于金來說,30µ"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30µ"的金,但我們也知道有更多客戶使用10µ"的金,甚至低至3µ"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30µ" 金。金含量為30µ" 的連接器可通過該測試,但10µ"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?

          數據

          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30µ"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?

          概念圖

          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℃至30℃ 。例如,無鉛烤箱的溫度可設置為245℃至260℃;有鉛應用的溫度可設置為 230℃,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。

           

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