中心議題：

• 端子電鍍的定義與目的
• 貴金屬端子電鍍
• 非貴金屬電鍍
• 端子潤(rùn)滑
• 端子表面處理小結(jié)

端子電鍍的定義與目的

電鍍：是金屬電沉積過(guò)程的一種，指簡(jiǎn)單金屬離子或絡(luò)離子通過(guò)電化學(xué)方法在固體(導(dǎo)體或半導(dǎo)體)表面上放電還原為金屬原子附著于電極表面，從而獲得一金屬層的過(guò)程。

電鍍由改變固體表面特性從而改變外觀，提高耐蝕性，抗磨性，增強(qiáng)硬度，提供特殊的光、電、磁、熱等表面性質(zhì)。

大多數(shù)的電子連接器，端子都要作表面處理，一般即指電鍍。有兩個(gè)主要原因：一是保護(hù)端子簧片基材不受腐蝕；二是優(yōu)化端子表面的性能，建立和保持端子間的接觸界面，特別是膜層控制。換句話(huà)說(shuō)，使之更容易實(shí)現(xiàn)金屬對(duì)金屬的接觸。

防止腐蝕：

多數(shù)連接器簧片是銅合金制作的，通常會(huì)在使用環(huán)境中腐蝕，如氧化、硫化等。端子電鍍就是讓簧片與環(huán)境隔離，防止腐蝕的發(fā)生。電鍍的材料，當(dāng)然要是不會(huì)腐蝕的，至少在應(yīng)用環(huán)境中如此。

表面優(yōu)化：

端子表面性能的優(yōu)化可以通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)。一是在于連接器的設(shè)計(jì)，建立和保持一個(gè)穩(wěn)定的端子接觸界面。二是建立金屬性的接觸，要求在插入時(shí)，任何表面膜層是不存在的或會(huì)破裂。沒(méi)有膜層和膜層破裂這兩種形式的區(qū)別也就是貴金屬電鍍和非貴金屬電鍍的區(qū)別。

貴金屬電鍍，如金、鈀、及其合金，是惰性的，本身沒(méi)有膜層。因此，對(duì)于這些表面處理，金屬性的接觸是“自動(dòng)的”。我們要考慮的是如何保持端子表面的“高貴”，不受外來(lái)因素，如污染、基材擴(kuò)散、端子腐蝕等的影響。

非金屬電鍍，特別是錫和鉛及其合金，覆蓋了一層氧化膜，但在插入時(shí)，氧化膜很容易破裂，而建立了金屬性的接觸區(qū)域。

貴金屬端子電鍍

貴金屬端子電鍍是指貴金屬覆蓋在底層表面，底層通常為鎳。一般的連接器鍍層厚度：15~50u金，50~100u鎳。最常用的貴金屬電鍍有金、鈀及其合金。

金是最理想的電鍍材料，有優(yōu)異的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能。事實(shí)上在任何環(huán)境中都防腐蝕。由于這些優(yōu)點(diǎn)，在要求高可靠性的應(yīng)用場(chǎng)合的連接器中，主要的電鍍是金，但金的成本很高。

鈀也是貴金屬，但與金相比有高的電阻、低的熱傳遞和差的防腐蝕性，可是耐摩擦性有優(yōu)勢(shì)。一般采用鈀鎳合金(80~20)應(yīng)用于連接器的接線柱中(POST)。

設(shè)計(jì)貴金屬電鍍時(shí)需要考慮以下事項(xiàng)：

a.多孔性

在電鍍工藝中，金在眾多暴露在表面的污點(diǎn)上成核。這些核繼續(xù)增大而在表面展開(kāi)，最后這些島狀物(孤立的物體)互相沖撞而完全覆蓋了表面，形成多孔性的電鍍表面。金鍍層的多孔性與鍍層厚度有一定的關(guān)系。在15u以下，多孔性迅速增加，50u以上，多孔性很低，實(shí)際降低的速率可以忽略。這就是為什么電鍍的貴金屬厚度通常在15~50u范圍內(nèi)的原因。多孔性和基材的缺陷，如包含物、疊層、沖壓痕跡、沖壓不正確的清洗、不正確的潤(rùn)滑等也有一定的關(guān)系。

b.磨損

端子電鍍表面的磨損，也會(huì)造成基材暴露。電鍍表面的磨損或壽命取決于表面處理的兩種特性：摩擦系數(shù)和硬度。硬度增加，摩擦系數(shù)減少，表面處理的壽命會(huì)提高。

電鍍金通常為硬金，含有變硬的活化劑，其中Co(鈷)是最常見(jiàn)的硬化劑，能提高金的耐磨損性。
鈀鎳電鍍的選擇可大大提高貴金屬鍍層的耐摩性和壽命。一般在20~30u的鈀鎳合金上再覆蓋3u的金鍍層，既有良好的導(dǎo)電性，又有很高的耐磨性。

另外，通常便用鎳底層來(lái)進(jìn)一步提高壽命。

c.鎳底層

鎳底層是貴金屬電鍍要考慮的首要因素，它提供了幾項(xiàng)重要功能，確保端子接觸界面的完整性。
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通過(guò)正面性的氧化物表面，鎳提供了一層有效的隔離層，阻隔了基材和小孔，從而減少了小孔腐蝕的潛在的可能；并提供了位于貴金屬電鍍層之下的一層硬的支撐層，從而提高了鍍層壽命。什么樣的厚度合適呢？鎳底層越厚，磨損越低，但從成本及控制表面的粗造度考慮，一般是擇50~100u的厚度。

非貴金屬電鍍

非貴金屬電鍍不同于貴金屬之處在于它們總是有一定數(shù)量表面膜層。由于連接器的目的是提供和保持一個(gè)金屬性的接觸界面，這些膜層的存在必須要考慮到.一般來(lái)講，對(duì)于非貴金屬的電鍍，正向力要求很高足以破壞膜層，進(jìn)而保持端子接觸界面的完整。擦洗作用對(duì)于含有膜層的端子表面顯得也很重要。

端子電鍍中有三種非金屬表面處理：錫(錫鉛合金)、銀和鎳。錫是最常用的，銀對(duì)高電流有優(yōu)越性，鎳只限于應(yīng)用于高溫場(chǎng)合。

a. 錫表面處理

錫也指錫鉛合金，特別是錫93-鉛3的合金。

我們是從錫的氧化物膜層很容易被破壞的事實(shí)而提出使用錫的表面處理。錫鍍層表面會(huì)覆蓋一層硬的、薄的、易碎的氧化物膜。氧化膜下面是柔軟的錫。當(dāng)某種正向力作用于膜層時(shí)，錫的氧化物，由于很薄，不能承受這種負(fù)荷，而又因?yàn)樗艽啵姿槎_(kāi)裂。在這樣的條件下，負(fù)載轉(zhuǎn)移至錫層，由于又軟又柔順，在負(fù)載作下很容易流動(dòng)。因?yàn)殄a的流動(dòng)，氧化物的開(kāi)裂更寬了。通過(guò)裂縫和間隔層。錫擠壓至表面提供金屬接觸。錫鉛合金中鉛的作用是減少錫須的產(chǎn)生。錫須是在應(yīng)力作用下，錫的電鍍物表面形成一層單晶體(錫須)。錫須會(huì)在端子間形成短路。增加2%或更多的鉛即能減少錫須。還有一類(lèi)比例的錫鉛合金是錫：鉛=60：40，接近于我們焊接的成份比例(63：37)，主要用于要焊接的連接器中。但是最近有越來(lái)越多的法律要求在電子及電氣產(chǎn)品中減少鉛的含量，很多的電鍍端子要求無(wú)鉛電鍍，主要有純錫、錫/銅和錫/銀電鍍，可以通過(guò)在銅與錫層之間鍍一層鎳或使用不光滑的無(wú)光澤的錫表面減緩錫須的產(chǎn)生。

b.銀表面電鍍

銀認(rèn)為是非貴金屬端子表面處理，因?yàn)樗c硫、氯發(fā)生反應(yīng)形成硫化膜。硫化膜是半導(dǎo)體，會(huì)形成“二極管”的特征。

銀也是軟的，與軟金差不多。因?yàn)榱蚧锊蝗菀妆黄茐模糟y不存在摩擦腐蝕。銀有優(yōu)異的導(dǎo)電及熱傳導(dǎo)性，在高電流下不會(huì)熔解，是用在高電流端子表面處理的極好的材料。

端子潤(rùn)滑

對(duì)于不同的端子表面處理，潤(rùn)滑的作用是不同的，主要有兩個(gè)功能：降低摩擦系數(shù)和提供環(huán)境隔離

a. 降低摩擦系數(shù)有兩個(gè)效果：

第一、降低連接器的插入力；

第二、通過(guò)降低摩損提高連接器的壽命

b.端子潤(rùn)滑能夠通過(guò)形成“封閉層”阻止或延緩環(huán)境對(duì)接觸界面的接觸，而提供環(huán)境的隔離。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于貴金屬表面處理，端子潤(rùn)滑是用來(lái)降低摩擦系數(shù)，提高連接器的壽命。對(duì)于錫的表面處理，端子潤(rùn)滑是提供環(huán)境隔離，防止摩擦腐蝕。
雖然在電鍍的下一工序能夠添加潤(rùn)滑劑，但它只是一種補(bǔ)充的操作。對(duì)于那些需要焊接到PCB板的連接器，焊接清洗可能失去了潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑粘灰塵，如果應(yīng)用在有灰塵的環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致電阻增大，壽命降低。最后，潤(rùn)滑劑的耐溫度的能力也可能限制它的應(yīng)用。

端子表面處理小結(jié)

•貴金屬電鍍，假定覆蓋在50u的鎳底層上

•金是最常用材料，厚度取決于壽命要求，但可能受到多孔性沖擊

•鈀并不推薦使用于可焊接性保護(hù)場(chǎng)合

•銀對(duì)生銹和遷移敏感，主要用于電源連接器，通過(guò)潤(rùn)滑，銀的壽命可顯著改善

•錫有好的環(huán)境穩(wěn)定性，但必須保證機(jī)械穩(wěn)定性.

•壽命值只是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，僅供參考