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技术文章

连接器技术之 3.2 接触层

    接触镀层将分两类进行讨论,贵金属镀层和普通金属镀层。贵金属镀层包括金和钯及其合金材料。普通金属镀层包括锡和锡合金,银和镍。本节的讨论从贵金属镀层开始。


3.2.1 贵重接触镀层

3.2.2 普通金属镀层

       普通金属镀层与贵金属镀层的区别在于它们的表面通常存在表面膜。既然建立并保持金属接触界面是电连接器设计的一个目标,必须要考虑这些膜的存在。对普通金属镀层设计要**保证配合时膜的移动和阻止以后膜的形成,主要通过它们确保接触界面的稳定性。接触正压力与接触几何形状,同电连接器配合时的插拔一样,对含有膜的接触表面也非常重要。

       将讨论三种普通金属接触镀层:锡,银和镍。锡是*常用的普通金属镀层。银镀层有利于高电流接触。镍所知道的是限于作为高温接触镀层。如前面所讨论的,镍作为贵金属镀层的底层非常重要。

       锡及锡铅合金镀层.本章中,词‘锡’的运用打算包括广泛运用在可分离接触界面的93%锡—7%铅合金。**种合金,60%锡—40%铅,主要用于焊接连接,本节将不作讨论。

        如**章所讨论的,锡作为可分离接触界面的运用源于锡表面大量氧化膜在电连接器配合时可能会移动(displaced)。这种移动是困为锡与锡氧化物的硬度相差很大。

       但是,连接器的运用过程中锡表面的再氧化是锡镀层的主要退化机理。该机理,后面将要讨论的,通常称作摩损腐蚀。

       银接触镀层.银因为跟硫和氯反应产生表面膜而被作为普通金属。硫化膜如果不破裂能在银接触时产生二极管的功能效果。电话机收发过程中的继电器运用(relay applications in telephony)会受到这种影响而致使银作为接触镀层的名声很坏。但是应该注意到,这些运用都是低插拔或者无插拔(low-or non-wiping),从而使接触界面对氧化膜非常敏感。电连接器配合时的插拔可减小这种敏感性。

       银的另一个特性限制了它的使用。它能够移到接触表面致使接触间或印制电路板的衬垫产间发生短路(shorts)。Krumbein 对移动过程提出了总的看法。

       尽管银的两个性质,硫化物及移动,限制了银作为接触镀层的运用,但是如上所述,这种问题只是产生在继电器(尤其是无插拔继电器)而不是电连接器的运用上。

       典型的银镀层厚度从3μm 到8μm。通常,与相同厚度的金相比,银相对软一些(knoop 100),这也与它作为接触镀层的耐久性相对应。银表面的硫化膜也非常软且容易破裂。注意到因为硫化物的形成银不会经受磨损腐蚀是很重要的。氯化物与普通化合物不同其移动更加困难,因���氯化膜更硬且更粘附。包括硫化物与氯化物的腐蚀物的混合型膜可在有些环境里形成,这些膜非常坚固。但是在大多数条件下,银表面膜通过配合时的摩擦容易破裂。

       银具有优良的导电性与导热性及高电流时的抗冷焊力。这些特性使得银成为优良的高电流接触的可选材料,在这些运用中应该考虑银接触镀层。

       镍接触镀层.镍镀层因其表面紧帖的坚硬的氧化物而属于普通金属。镍表面氧化物可以被破坏,但是需要很大压力,因为镍氧化物的厚度具有自我限制特性(大约为100 纳米),施加不到1 伏的电压即能电解。利用镍的这种性能其可作为电极(battery contact material)。同锡相似,镍也非常易受磨损腐蚀。

 


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