引脚排针是PCB中常见的组件之一,但它们有一个经常被忽视的规格:镀层材料。你在PCB引脚排针、连接器、弹簧针和通孔柱上看到的材料只是一个镀层,它被沉积在提供主要结构特性的基础金属上。虽然这看起来像是一个小细节,但引脚镀层是引脚连接可靠性的一个重要决定因素,就像它在PCB的表面层一样。
对于大多数应用,使用简单的锡镀层连接器引脚,这些从可靠性的角度来看是可以接受的。当需要更高的机械可靠性时,考虑下面显示的镀层选项。许多连接器制造商在其产品上提供这些镀层材料,包括现成的带罩连接器和用于电缆组件的压接触点。
连接器引脚倾向于有5种不同的镀层选项:锡、锡铅、金、银或黄铜。还有一些连接器使用特殊的镀层材料,例如含有镍或钯的合金,类似于ENIG/ENEPIG。
对于基础材料,常见选项是黄铜或磷青铜,尽管当需要更高强度连接时,更坚固的连接器基础材料是不锈钢。
现在我们已经介绍了材料选项,让我们更深入地了解镀层材料。
这是最常见且成本效益最高的镀层选项,通常用于引脚排针和连接器引脚,典型的基础材料是黄铜。锡在暴露于空气时会形成氧化层,并且在暴露于腐蚀剂时会进一步腐蚀。锡镀层的一些好处:
虽然锡连接器引脚可以有高插拔次数评级,但由于摩擦,镀层仍然可能磨损,这是镀层沉积可能非常厚的原因之一。锡还有可能经历晶须形成,就像你会在PCB上的锡镀层中发现的那样。除非引脚非常密集,否则连接器引脚上的晶须问题不那么重要。
金镀层是一个更昂贵的选项,提供了一些比其他镀层更耐用的好处。金镀层用于引脚排针、连接器引脚和插座,以及弹簧针/插座对。尽管金是一种软金属,但它也是一种贵金属,这使得它比锡更能抵抗腐蚀。
您可能已经使用过像这样的Harwin镀金针脚排针。[Octopart上的产品链接]
钯有时被用作金的替代品,尽管它在商业产品中并不常见。一些提供电镀服务的公司会提供钯作为一个选项,它比金更耐用,而成本增加不多。
因为无铅电镀不符合航空航天或其他高可靠性要求,锡铅通常被用作PCB电镀、元件引脚电镀和焊接。锡铅可以形成更强的焊点,且铅的存在抑制了电镀和焊点中的须状晶生长。
尽管无法符合RoHS指令,但在航空航天等高可靠性应用中,直到无铅电镀选项能够被证明符合性能和资格标准之前,仍将需要锡铅电镀。
银虽然不常见,但它确实提供了与镀银焊料更好的兼容性,在焊接过程中形成类似的金属间化合物。它还提供了原生金属电镀中最低的接触电阻,因此可以在需要更高可靠性的高电流密度应用中使用。
就像PCB上的银表面电镀一样,银电镀的连接器引脚随时间积累会变色。如果需要焊接镀银组件,则必须在收到板/组件的几个月内完成,否则变色会降低焊点的强度。
示例银化压接触点,用于线缆连接,可从Jameco购买。
一些针脚头和穿孔安装的针脚可能会进行选择性电镀,其中两种不同的电镀用于连接器引脚的不同部分。例如,在针脚头中,一些产品可能只在连接器引脚的尖端进行金电镀,而焊接点可能是锡或锡铅电镀。这将在连接器基座提供锡铅焊接的可靠性,同时在暴露的导电引脚上提供金电镀的抗腐蚀性。
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Alexsander担任Altium的技术营销工程师,为团队带来了他沉淀多年的工程专长。他把对电子设计的一腔热情与实践经验相结合,为Altium的营销团队提供了独特的视角。Alexsander毕业于世界排名前20的大学——加州大学圣地亚哥分校,并获得了电气工程学士学位。
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