Fémkupola bevonatválasztási útmutató: Arany vs ezüst vs nikkel vs ón az érintkezési ellenállás és élettartam érdekében

Kérdezze meg a mérnökök egy csoportját, hogy mi határozza meg a fémkupola kapcsoló teljesítményét, és a legtöbben az erőről, az utazásról és a ciklus élettartamáról kezdenek beszélni. Ezek számítanak. De minden olyan alkalmazásban, ahol a kupola inkább jelet kapcsol, mint lámpát, a bevonat az a rész, amely eldönti, hogy a termék hat hónapos terepen töltött hónap után is működik-e. A kupola geometriája határozza meg a kattanást; a bevonat határozza meg az érintkezést. Ez az útmutató olyan mérnökök számára készült, akik fémkupolákat és kupolalemez-tömböket határoznak meg a Shanyo által a fogyasztói, autóipari, orvosi és ipari alkalmazások gyártási programjaiban tapasztalt hibamódok alapján.

Miért fontosabb a bevonat, mint a kupola vastagsága?

A csupasz rozsdamentes acél kupola jó rugó és rossz érintkezés. A SUS301 rozsdamentes acél hordozza azokat a mechanikai tulajdonságokat, amelyek a kupolát megbízhatóan bepattannak, de felülete króm-oxid filmet képez, amely elektromosan ellenáll. Amikor a kupola bezárul, az érintkezési ellenállás 80{6}}150 milliohm egy friss részen, és emelkedik, ahogy a film megvastagodik és megkeményedik a kerékpározás során. Egy logikai bemenetet 3,3 V-on és mikroamperrel működtető billentyűzet esetében ez az ellenállás tolerálható – az áramerősség olyan kicsi, hogy a feszültségesés az érintkezőn alig érzékelhető. Vezérlőhurok, mérési útvonal vagy több tíz milliamper terhelést átvivő kapcsoló esetében ugyanaz az ellenállás tervezési probléma.

A bevonat azért létezik, hogy vezetőképes, stabil felületet hozzon létre a rugóacél és a világ között. A négy kereskedelmi forgalomban lévő rendszer - arany, ezüst, nikkel és ón - mindegyik másképp oldja meg ezt a problémát, és a különbségek pontosan az, amiről a specifikációnak szólnia kell.

A négy bevonatrendszer áttekintése

• Nikkelezés (2-3 µm):szabványos kivitel a fogyasztói billentyűzetekhez. Kemény, olcsó, következetes. Az érintkezési ellenállás jellemzően 60{4}}120 milliohm frissen, az élettartam során felfelé sodródik, és környezeti hatásokkal jár. Elég jó logikai{5}szintű billentyűzetekhez és rövid élettartamú fogyasztói eszközökhöz.
• Ezüstbevonat (1-3 µm):a legalacsonyabb ellenállás a közönséges felületkezelések közül, gyakran 30 milliohm alatti frissen. Puha és kiváló vezető, de az ezüst a kéntartalmú-levegőben elhomályosul, a foltfilm pedig ellenálló. Ott használatos, ahol az alacsony ellenállás számít, és a környezet zárt vagy ellenőrzött.
• Aranyozás (0,1-0,5 µm nikkel felett):a stabil befejezés. Az arany nem oxidálódik, így az érintkezési ellenállás 20-50 milliohm tartományban van az élet és a környezet között. A költség maga az arany, ezért a vastagság az alkalmazáshoz van hangolva.
• Ónozás (1-3 µm):a forrasztó-barát felület, amelyet többnyire olyan kupolákon használnak, amelyeket újrafolyató-forrasztásra szánnak, vagy ahol az illeszkedő betét ón. Az ón oxidálódik a levegőben, és az oxid kemény, ezért az ónnal bevont kupolák nem megfelelőek a hosszú-élettartamú kapcsolásokhoz alacsony feszültségen.

Érintkezési ellenállás: hogyan viselkedik az egyes célzásoknál

A kupola érintkezési ellenállását meghatározott működtető erővel mérik, mivel az érintkezési terület növekszik, ahogy a kupola erősebben illeszkedik a párnához. Az adatlapon szereplő szám a görbe pontja, nem konstans. Négy-vezetékes mérés a névleges erő 1,5-szeresével az általános iparági gyakorlat, és a méréshez használt áram is számít - a 10 mA-es mérés jobban reprezentálja a logikai alkalmazást, mint az 1A-es mérés.

Az élet feletti viselkedés az, ahol a befejezések elkülönülnek:

• Nikkel:mérsékelten indul, folyamatosan felfelé sodródik, ahogy a felületi filmek kialakulnak, és a kemény nikkel felület egyenetlenül csiszolódik az érintkezési ponton. Elfogadható olyan eszközökhöz, amelyek szerény működési számot és rövid élettartamot látnak.
• Ezüst:kiválóan indul, környezetileg lebontja. Tiszta, zárt levegőben az ezüst alacsony ellenállással rendelkezik a nagyon hosszú élettartam érdekében. Kéntartalmú-ipari levegőben vagy gumi- és műanyagkibocsátás közelében az ezüst elhomályosodik, és az ellenállás - gyakran hirtelen megnő.
• Arany:kiválóan indul és ott is marad. Az arany értéke nem alacsonyabb kezdeti szám, mint az ezüst; ez a sodródás hiánya. A mért stabilitás a kerékpározással és a környezeti expozícióval szemben az oka annak, hogy az aranyat mindenhol előírják, ahol az érintkezési viselkedés nem változhat.
• Ón:mérsékelten indul és oxidációval sodródik, alacsony feszültségen pedig az ón-oxid film egyenirányító rétegként működhet. Az ónt a forraszthatóság és a költség, nem pedig az érintkezési stabilitás miatt választják.

Környezetvédelmi tesztek, amelyek eldöntik a bevonat kiválasztását

Három környezeti körülmény okozza a legtöbb kárt a lemezes kupola érintkezőkben, és a lemezezési döntést ezek ellen kell meghozni:

• Kén és ipari gázok:az ezüst elhomályosul, a vékony arany pedig a porózus lerakódáson átengedheti a hordozóréteget a felületre. A nikkel és az arany{1}}nikkelhalmaz a robusztus válasz; ezüst használata esetén az alkalmazást le kell zárni.
• Só és part menti levegő:a só felgyorsítja a filmnövekedést a kitett felületeken. A nikkel feletti arany marad a legjobban, és az érintkezési felület széleit a kupola geometriája védi; a nikkel önmagában kezd kimagasodni hosszan tartó sóhatás hatására.
• Hőmérséklet-ciklus és páratartalom:az érintkezési felületek tágulása és összehúzódása, valamint a kondenzáció felgyorsítja a film növekedését, és újra eloszthatja a bevonatot az érintkezési ponton. A 85 fokos / 85%-os relatív páratartalom és a hőciklus kombinációja a szabványos szűrés erre a meghibásodási osztályra.

A szabványos Shanyo minősítő akkumulátor - 500 hőmérsékleti ciklusok, 1000 óra 85/85-nél, sópermet az ISO 9227 szerint és egy kén-expozíciós teszt - összehasonlítható számokat ad a négy felületen, és ezek a számok jelentik a kiválasztási döntés őszinte alapját.

A bevonat illeszkedése az alkalmazáshoz

A gyakorlati kiválasztási mátrix a fenti hibamódok alapján:

• Fogyasztói távirányítók, játékok, háztartási gépek:nikkelezés. Az áram logikai-szintű, az élettartam rövid elektromos szempontból, és a költség számít. A nikkel a megfelelő válasz a fogyasztói billentyűzetek túlnyomó többségéhez.
• POS terminálok, fizetőeszközök, nagy{0}}működtető panelek:arany villanás nikkel felett. Több százezer működtetés és az a követelmény, hogy a billentyűzet elektromos viselkedése soha ne változzon, megéri az arany árát.
• Orvosi eszközök és műszerek:arany. Az érintkező a mérési vagy vezérlési útvonalon belül helyezkedik el, és az eszköznek azonos módon kell viselkednie az évek során. A dokumentált vastagságú arany a nikkel felett a szabványos specifikáció.
• Energiatároló BMS, ipari panelek, nagy{0}}frekvenciás kapcsolás:arany, a környezethez hangolt vastagsággal. Ahol a panel tömített, 0,1-0,3 µm elegendő; szellőztetett ipari szekrényekben 0,3-0,5 µm növeli a margót.
• Autóbelső (nem-kritikus):nikkel vagy arany{0}}nikkel a modul helyzetétől és a garanciától függően. A motorháztető alatti vagy az ajtóoldali-oldali helyek széles hőmérséklet-ingadozásokkal indokolják az aranyat.
• Forrasztható és reflow alkalmazások:ón, ahol a kupola egy forrasztott szerelvény része, nem pedig mechanikus érintkező.

Költség- és átfutási idő-elengedés-

A bevonat költsége követi az anyagot és a szükséges vastagságszabályozást. A nikkel az alapvonal, és a legkevesebbet hozzáteszi a kupola árához. Az ezüst költsége közel áll a nikkelhez, de a környezeti minősítési terheket is magával hozza. Az arany ára vastagság szerint történik - a 0,1 µm-ről 0,5 µm-re történő ugrás nagyjából megsokszorozza a bevonat költségét, ami a nagy-volumen esetében egyértelműen megjelenik az egységárban. A mérnöki kérdés nem az, hogy "túl drága-e az arany", hanem "mire van szüksége az érintkezőnek", és a Shanyo idéző ​​csapata az éves működési becslést, a környezetet és az elektromos specifikációt kéri, mielőtt a befejezést javasolná.

Az átfutási idők hasonlóak a felületeken. - A bevonat egy kötegelt művelet, és nem heteket, hanem napokat ad hozzá a kupolarendeléshez. A nagyobb átfutási idő-az egyéni geometriához való szerszámozás, amely a befejezéstől függetlenül 2-3 hétig fut.

Ellenőrzés és minőségellenőrzés a Shanyóban

A Shanyo-nál minden bevont kupolatétel négy ellenőrzésen van ellenőrizve: bevonat vastagsága röntgenfluoreszcenciával a mintavételezett részeken, tapadás szalaghúzással egy sütési ciklus után, érintkezési ellenállás négy-huzalos méréssel rögzített működtetőerő mellett, és környezeti expozíció a tételmintákon. Az eredményeket a tétel nyomkövetési kódja alapján rögzítik, így az ügyfél lekérheti bármely szállított dobozra vonatkozó borítási adatokat. Arany és ezüst felületek esetén a vastagságot tételenként mérik, és a megfelelőségi tanúsítvány részeként rögzítik - az adatlapon feltüntetett igény és a mért érték azonos számmal.

Azokhoz a programokhoz, ahol a kupolatömb akupola laptömba laza részek helyett ugyanazok a lemezezési rekordok követik a tömbsort, és az elhelyezési és ragasztási paramétereket a kész lapon ellenőrzik. Afém kupolatermékcsalád a Shanyo webhelyen felsorolja a szabványos felületeket és a tartósság családokat; a mérnöki csapat megerősíti a megfelelő felületet egy új alkalmazáshoz a tényleges környezeti és elektromos követelményekhez képest.

Az illeszkedő felület: A bevonat az érintkezés fele

A dómérintkező két-oldalas kötés, és a párna oldala ugyanolyan fontos, mint a kupola oldala. A csupasz rézpárnán lévő aranyozott kupola nem adja meg a várt stabilitást, mert a réz felülete oxidálódik, és az oxid uralja az ízületi ellenállást a szervizelést követő heteken belül. A gyakorlati párosítási szabályok egyszerűek: az arany vagy ezüst kupolák tisztán párosuljanak arany, ezüst vagy nikkel-réz{5}}betétekkel; a nikkel kupolák nikkel vagy ón párnákkal logikai-szintű terhelés esetén; és ón-bevonatú kupolák bádogbetétekhez valók, általában forrasztott vagy erős{8}}áramú szerelvényekben. Ha a tábla kialakítása rögzíti az alátét felületét, azt be kell írni a kupola specifikációjába - az aranypárnához kiválasztott kupola másként viselkedik egy bádogpárnán, és a különbség a terepen, nem pedig a gyári elmozdulásban jelenik meg.

A felületi szennyeződés a csendes változó ugyanabban a fugában. Az ujjlenyomat-olajok, a forrasztófolyadék-maradványok és a közeli tömítésekből származó szilikonok idővel az érintkező felületekre vándorolnak, és a hatás a befejezéstől függ: az arany felület jobban eltávolítja a szennyeződést, mint a nikkel felület, mivel nem képez reaktív filmet, amelyhez a szennyeződés megkötődhet. Azoknak a programoknak, amelyek a billentyűzetet szilikon bevonat vagy RTV tömítőanyag közelében szerelik össze, meg kell erősíteni a dóm felületet a szilikon gázkibocsátás ellen, amely az ezüst és nikkel bevonatok időszakos érintkezési hibáinak ismert oka.

Hat specifikációs hiba, amelyek később terepi meghibásodásként jelentkeznek

A dómprogramok évei során ugyanazok a lemezezési specifikációs hibák ismétlődnek. Érdemes felsorolni, mert mindegyik olcsón javítható a rajzolás szakaszában, és drága a terepen:

• Az "aranyozott" megadása vastagság nélkül.A költség és a teljesítmény egyaránt a számban él. Írjon 0,1-0,5 µm-et nikkelre, különben a szállító értelmezése dönt helyette.
• Az ezüst választása csak a friss ellenálló képessége miatt.Az ezüst kezdeti száma a legjobb az elterjedt felületek közül, de a környezeti drift az igazi specifikáció. Ha a termék nincs lezárva, az ezüstnek minősíteni kell a tényleges levegőminőséggel szemben.
• Érintkezési ellenállás szám idézése vizsgálati módszer nélkül.A működtető erő, az áramerősség és a mérési pont határozza meg a számot. A specifikáció ezek nélkül nem ellenőrizhető.
• A pad befejezésének figyelmen kívül hagyása.A kupola és a betét felület egy illesztés. A kupola pad nélkül történő megadása egy fél kapcsoló megadása.
• Feltéve, hogy a vastagabb arany mindig jobb.0,5 µm felett a növekményes stabilitásnövekedés kicsi a költségekhez képest, és egyes hordós eljárásoknál vastag aranylerakódások durvítják az érintkezési felületet. A vastagságnak követnie kell a működtetési költségvetést, nem pedig a "több biztonságosabb" szabályt.
• Friss kapcsolatok tesztelése a régiek helyett.A minősítő minta a környezeti expozíció után tesztelt minta számít, nem az, amelyet a bevonat tartály befejezésének napján mértek. A friss-kapcsolatfelvételi igazolvány semmit sem mond egy két-éves-termékről.

A Shanyo mérnöki áttekintése az idézés előtt minden beérkező kupola specifikációt e hat ponthoz viszonyít. Az értékelés értékének nagy része a visszakérdezett kérdésekben rejlik, mert a válaszok a tényleges specifikáció.

Összegzés: Döntési keretrendszer, nem képlet

A lemezesítési döntés négy kérdésre tömörül. Valójában milyen áramot és feszültséget kapcsol az érintkező? Ha az áramerősség elég nagy ahhoz, hogy az érintkezési ellenállás megjelenjen az áramkör viselkedésében, a befejezés számít. Milyen környezetben él a termék? A lezárt fogyasztói eszközök elviselik az ezüstöt és a nikkelt; szellőztetett ipari és kültéri berendezések az arany felé nyomulnak. Mennyi az élettartam és a működési költségkeret? A rövid élettartamhoz és az alacsony számokhoz nincs szükség aranyra. És mi a költségtűrés az adott alkatrésznél? Az aranyat az érintkezési stabilitás indokolja, nem a kezdeti teljesítmény. Válaszolj erre a négy kérdésre számokkal, és a befejezés választja magát. A Shanyo mérnöki áttekintése pontosan ezt a keretrendszert futtatja minden beérkező kupolaspecifikáción, és az ügyfelek rendelkezésére áll, akik a szerszámozás előtt{6}}értékelik a cserét.