李鵬，蔡良續(xù)，鄭劍鋒，路浩天，盧曉青

（1.中國(guó)航空綜合技術(shù)研究所，北京 100028；2.中航光電科技股份有限公司，河南 洛陽(yáng) 471003）

0 引言

隨著電子領(lǐng)域的飛速發(fā)展，電連接器正朝著高密度、小體積、質(zhì)量輕和多功能化，以及高可靠性的方向發(fā)展。對(duì)于電連接器來(lái)說(shuō)，最基本的性能是插針插孔電接觸的穩(wěn)定性，在實(shí)際生產(chǎn)中，進(jìn)行電鍍后的插針需要浸入電子油后再與插孔進(jìn)行插合。

電子油可減小接觸電阻、提高電連接器的電接觸性能。但由于工藝技術(shù)所限，目前電子油的成分未知。因此，電子油對(duì)電連接器表面狀態(tài)的影響研究較少。

本文研究了在貯存條件下，電子油對(duì)電連接器中插針表面狀態(tài)的影響，并提出電子油的使用建議，以供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

本實(shí)驗(yàn)樣品為電連接器插針，規(guī)格為φ 0.9 mm，插針長(zhǎng)度為6 mm，共10只。插針電鍍工藝為銅合金基體鍍鎳后鍍金，電鍍完成后在電子油中浸入并與插孔插合。鍍層結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 鍍層結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

對(duì)插針進(jìn)行貯存試驗(yàn)，先將樣品置于125℃的環(huán)境下進(jìn)行高溫貯存1000 h，再將樣品置于常溫下貯存6個(gè)月。高溫貯存及常溫貯存結(jié)束后，分別對(duì)樣品進(jìn)行微觀檢查。微觀檢查包括光學(xué)顯微鏡檢查、掃描電鏡檢查及能譜分析。光學(xué)顯微鏡型號(hào)為Olympus SZX10，掃描電鏡型號(hào)為Quanta 400，能譜型號(hào)為Oxford Inca 250。實(shí)驗(yàn)流程如圖2所示。

圖2 插針實(shí)驗(yàn)流程

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 光學(xué)顯微鏡檢查

圖3為高溫貯存后以及常溫貯存后的光學(xué)顯微鏡檢查照片。從圖3（a）可以看出，經(jīng)過(guò)高溫貯存試驗(yàn)后，插針表面的顏色發(fā)生變化。在進(jìn)行了常溫貯存后，樣品的表面出現(xiàn)凹坑，如圖3（b）所示。

圖3 樣品各試驗(yàn)階段光學(xué)顯微鏡照片

2.2 掃描電鏡與能譜分析

樣品經(jīng)過(guò)光學(xué)顯微鏡檢查后進(jìn)行掃描電鏡檢查，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。從圖4（a）、 （b）中可看出樣品表面均存在針孔與腐蝕坑的形貌。針孔由電鍍工藝過(guò)程引起，而腐蝕坑則是貯存實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的。對(duì)比圖4（a）、 （b）可知，經(jīng)過(guò)常溫貯存后，腐蝕坑的數(shù)量更多，凹坑直徑更大。

由圖1可知，插針鍍層由內(nèi)到外依次是銅、鎳和金。對(duì)腐蝕坑進(jìn)行能譜分析，譜圖如圖5所示。對(duì)腐蝕坑處各元素的含量進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。從能譜分析結(jié)果可看出，經(jīng)過(guò)高溫貯存與常溫貯存后，腐蝕坑中均存在銅、鎳、金、氯和氧等元素，且金元素含量很低，氧元素含量很高；未腐蝕處還有大量的金，少量的鎳，且不含銅元素。這一結(jié)果表明：腐蝕坑處銅合金已無(wú)鍍層保護(hù)，從表中可看出腐蝕坑中氯元素的含量較高，進(jìn)一步地證實(shí)了插針表面發(fā)生了腐蝕。腐蝕坑中存在大量的氧，這表明腐蝕產(chǎn)物為氧化銅。

圖4 樣品各試驗(yàn)階段的掃描電鏡照片

圖5 能譜分析譜峰圖

表1 能譜分析元素含量表%

3 分析與討論

3.1 電子油特性分析

電子油的主要作用是減小插針與插孔的接觸電阻，提高插針的電性能。其成分無(wú)法由插針生產(chǎn)方控制，但經(jīng)過(guò)分析，其作用機(jī)理應(yīng)為離子導(dǎo)電。

能譜分析結(jié)果表明有較大量的氯元素殘留在插針表面。而從文獻(xiàn) [1]-[3]中可知，實(shí)際的電鍍過(guò)程中幾乎不選用含氯的鹽作為電解質(zhì)，即使選用，每道工序之后都要進(jìn)行若干次水洗，氯元素的含量不會(huì)超過(guò)1%。另一方面，插針在浸入電子油后直接插入插孔，不會(huì)出現(xiàn)沾污的情況。由此可知，含氯元素的化合物來(lái)自于電子油。

3.2 電子油對(duì)插針的影響

插針的貯存實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明插針在貯存過(guò)程中發(fā)生了腐蝕。一般情況下，發(fā)生腐蝕需要滿足以下條件：

1）存在電化學(xué)勢(shì)不同的金屬；

2）存在電解質(zhì)溶液。

插針?biāo)牟牧戏謩e為銅合金基體、鎳鍍層和金鍍層，這3種材料的電化學(xué)勢(shì)均不相同，滿足發(fā)生腐蝕的第一個(gè)條件。

另一方面，由于工藝原因，插針鍍層中的針孔不可避免[4-5]。在這種條件下，電子油的存在會(huì)導(dǎo)致腐蝕的發(fā)生，從而引起插針性能的下降。但是，在高溫貯存條件與常溫貯存條件下，電子油在腐蝕過(guò)程中所起的作用不盡相同。

在高溫貯存條件下，電子油中含氯元素的化合物為電解質(zhì)，使得含氯的化合物形成氯離子，并且在電子油中發(fā)生遷移。同時(shí)，液態(tài)的電子油可以作為銅合金與鎳鍍層、金鍍層發(fā)生離子遷移的介質(zhì)。因此，電子油的存在形成了電解質(zhì)溶液，引起腐蝕。但是，由于電子油易揮發(fā)，高溫貯存時(shí)，腐蝕僅發(fā)生在初期。當(dāng)電子油溶劑揮發(fā)耗盡后，殘存的溶質(zhì)無(wú)法形成電解質(zhì)溶液，在高溫條件下將不會(huì)發(fā)生腐蝕。

高溫貯存后，電子油溶劑揮發(fā)后，含氯的溶質(zhì)會(huì)殘留在插針上。常溫貯存時(shí)，空氣中的水汽在凹坑等部位聚集，形成微小的局部液滴，將殘留的氯化物溶解，微小的電解質(zhì)溶液池。導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕的發(fā)生，使得插針表面的腐蝕更加嚴(yán)重。

4 結(jié)論

1）高溫貯存及常溫貯存后，插針的表面會(huì)發(fā)生腐蝕，影響其性能；

2）電子油及其所含的氯化物會(huì)引起插針電化學(xué)腐蝕；

3）在高溫貯存條件與常溫貯存條件下，電子油在電化學(xué)腐蝕中所起的用作不同；

4）鑒于電子油對(duì)插針的影響，插針在實(shí)際使用過(guò)程中，若使用環(huán)境溫度較高，則可適當(dāng)?shù)厥褂秒娮佑?，若使用環(huán)境溫度較低時(shí)，應(yīng)盡量避免使用電子油。

[1] 朱一青，夏袁勤，卓惠榮.接插件加工工藝探討 [J].機(jī)床電器，2000，5：7.

[2] 宋全軍，王琴，沈涪.影響接插件電鍍金層分布的主要因素 [J].電鍍與涂飾，2008，6：18-21.

[3] 鐘方來(lái)，楊飛，葉定曉.電子接插件鎳-磷合金中間層電鍍工藝 [J].電鍍與涂飾，2011，30（4）：44-46.

[4] 朱立群，杜巖濱，李衛(wèi)平，等.電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)， 2006， 24 （4）： 4-8.

[5] 李海軍，孫秀霞.繼電器觸頭的電蝕機(jī)理研究 [J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，2005，23（3）：30-32.