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浅谈连接器端子镀金厚度的标准要求和表面处理问题!

发表时间:2023-10-09

确定镀金连接器触点的正确厚度非常重要,因为只有当镀层被正确设计并具有适当的厚度时才能使连接器即使在恶劣环境下也能可靠地工作,本文简要概述了连接器端子镀金厚度的标准要求和表面处理问题。


端子连接器

连接器和端子的镀金厚度考虑要点:

连接器和触点应用的正确镀金厚度规格是关键的设计考虑因素,对于要求高可靠性和耐用性的连接器来说,镀金是一种特殊的表面处理。然而,镀金的厚度会影响连接器的耐用性和最终循环寿命。


镀金连接器具有较低的接触电阻,适用于毫伏和毫安范围内的低信号电压和电流的应用。由于金是一种贵金属,因此在大多数环境中它不易与化学物质发生反应,这意味着镀金连接器将随着时间的推移保持其导电性,前提是金的厚度为基材提供了足够的屏障,使其免受环境影响。


由于贵金属成本较高,与其他镀层金属相比,连接器的镀金通常沉积在5uin至100uin(0.1um-25um)的非常薄的层中。而在极端情况下,金的镀层厚度可高达500uin至1000uin(12.5um至25um)。


随着金厚度的增加,镀金连接器的耐腐蚀性和耐磨性也随之增加,当连接器镀有非常薄的闪蒸金沉积物(小于10uin,0.25um)时,金是非常多孔的。镀金厚度可能看起来是连续的,但沉积物中有数千个微观孔隙,使其更像是一层薄薄的金屏,而不是连续的无孔隙层,尽管镀金可能不易对腐蚀环境发生反应,


提高金连接器的腐蚀防护和耐磨性的一种方法是增加厚度,随着镀金厚度的增加,沉积物中的孔隙尺寸和数量都会减少。最终,随着厚度继续增加,镀金中的孔隙将完全闭合,形成无孔隙的金层。


当镀金真正无孔时,它可以提供卓越的屏障腐蚀保护,防止材料受到腐蚀。但由于金的成本问题,重要的是平衡镀层的功能要求与指定的金厚度,以提供最具成本效益的镀金连接器或触点。


连接器端子镀金厚度的标准要求:


1、薄镀金连接器或触点(4-20uin或0.1-0.5um):

对于在受控环境中使用且考虑最小磨损的金连接器,常见的镀金厚度在4-20uin (0.1-0.5um)之间,此范围内的薄金层可以提供低接触电阻以及出色的可焊性/引线键合,同时消耗最少量的金。这是静态金触点的常见厚度,在使用过程中不会反复循环或滑动,示例包括接地螺母或螺柱、固定触点或焊盘。


2、中等厚度镀金连接器或触点(30-50uin或0.75-1.25um):

对于具有中等环境和磨损周期的连接器和触点,常见的功能性镀金厚度范围为30-50uin (0.75-1.25um),与薄金或闪镀金相比,金厚度增加到这一水平可大大提高耐腐蚀性。


此外,此范围内的厚度为使用过程中循环的动态连接器或触点提供了中等至良好的耐磨性,虽然镀金在这些中等水平下通常不是无孔的,但金的厚度足以在没有重复冷凝循环或潜在的腐蚀性化学侵蚀的中等环境中提供一定的腐蚀屏障,在此厚度范围内电镀的组件示例包括公/母引脚/插座、


3、高厚度镀金连接器或触点(大于50uin或1.25um):

对于需要最高防腐蚀和耐磨性的应用,通常需要50uin (1.25um) 或更多的较重金沉积。根据连接器的基材和表面光洁度,需要100uin (2.5um) 或更多的镀金才能形成完全无孔的层,从而提供最佳的屏障保护,防止基材腐蚀。


大于50uin 的触点或连接器镀金在军用规格和石油和天然气互连应用中很常见,这些应用暴露在更恶劣的环境以及热和开关循环中。当使用适当的底板进行正确设计时,此范围内较重的金沉积物可提供足够的材料,以允许 10,000 次或更多循环的极高循环应用。


连接器端子镀金厚度的表面处理问题:


1、镀金连接器的底板注意事项:


扩散阻挡层:铜和合金元素(例如锌和铅)可以通过固态扩散扩散到金镀层中,在金/基材界面处形成弱金属间化合物或共晶,这会消耗一些有效黄金并降低矿床的完整性和功能。镍底板形成有效的屏障,防止金/基材界面处的扩散迁移。


流平层:镍底板可以充当流平剂,可以产生粗糙度较低的表面光洁度,从而减少摩擦和增强镀金连接器或触点的磨损保护。


承载层:镍镀层是硬镀层,为后续镀金提供基础。这可以防止硬金沉积物破裂,并提高动态循环中使用的镀金连接器或触点的整体耐磨性。


腐蚀抑制剂:镍底板可作为有效的腐蚀抑制剂,与最终镀金层配合使用,将基材与环境隔离,这有助于减少防止金沉积腐蚀基材所需的总金厚度。镍底板(例如高磷化学镀镍)具有出色的耐腐蚀性,而高纯度镍(例如氨基磺酸盐镍)则提供最佳的焊接基础。因此,镍的类型和镍的厚度应作为镀金连接器和触头整体设计中的关键要素进行仔细考虑。


镍底板的厚度可以根据连接器或触点的设计要求而变化,通常建议最小厚度为 50uin (1.25um),以提供上面列出的一些优点。


2、高金厚度的可焊性注意事项:

值得注意的是,当镀金厚度增加超过50μin时,由于金扩散到焊点中,焊点可能会脆化。当与焊接中常用的锡合金接触时,金是一种非常容易移动的金属,在低含量的情况下,黄金不会对接头的强度产生有害影响。


然而,当金的厚度较高时,存在足够的金会导致焊点脆化,3%通常被认为是发生显着脆化之前焊点内允许的最大金含量1。因此,在指定镀金触点或连接器的厚度时,应考虑金的厚度以及焊接的数量和类型,对于将焊点振动作为设计考虑因素的应用来说,这是一个高度关注的问题。


当镀在连接器和触点上时,金具有多种理想的特性,包括低接触电阻、长期稳定的导电性、防腐蚀和可焊性。镀金的厚度是一个关键的设计考虑因素,因为厚度会影响金沉积的性能和耐用性。

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