为什么要对连接器端子进行电镀?

电镀是连接器的固有部分。但是，电镀的种类和构成相当复杂。我在连接器以外的行业做过多年的技术人员。几年前，我作为非技术人员来到连接器行业。对我来说，连接器充满了我最初不理解的东西，电镀就是其中之一。

另一方面，由于我们在以前的行业中以略有不同的方式处理金属和电镀，由于当时的知识，我们能够根据经验记住它，而不是简单的事实识别，并且有些部分得救了。因此，我认为如果加深对金属和电镀的理解，在尝试使用连接器时将非常有用，并且它将为进一步学习知识创造机会。这次我介绍了电镀。

我想尽可能清楚地向初级工程师解释，所以如果你能参与，我很高兴。

• 电镀的三个目的
• 作为保护基础金属的电镀
• 连接器使用的主要金属和特性
• 正确通电的电镀功能
• 镀镍功能
• 镀金的弱点及对策

电镀的三个目的

有“电镀剥落”的惯用语。电镀与下面的金属相比很薄，剥落后可以看到金属的表面，因此这个词表示“去掉外表的修饰，露出本性。”。从这里开始，是不是可以想到“什么是电镀?”的装饰品，特别是应用于廉价金属的镀金?使用更便宜的黄铜 (镀铜) 等，打造出高级感的金色。但为了营造出闪亮感，或遮盖底色容易变色的铜等，有时也会镀上锡或锡合金 (锡铜等) 。电镀的目的之一就是这种装饰和化妆品。

电镀还有其他目的。大致分为三个。第一个是前面提到的装饰，化妆品通信。第二是保护底层金属。第三个是通过电镀使之具有功能性。

关键字显示在右侧。我将逐步解释它。
第三个功能对于连接器来说尤其重要，但为了理解它，有必要了解第二步中金属的特性，即保护底层金属。那么，让我们从第二个目的开始，即保护底层金属。

作为保护基础金属的电镀

抗腐蚀的三种强度

1. 1.低电离 (不像贵金属那样容易生锈)
2. 2.表面形成的极薄的氧化膜等的钝化膜(不锈钢、钛、铝、铬和有黑锈的铁等)
3. 3.具有钝化涂层效果的锈(铜、锡、铅等)

我觉得2和3比较容易理解。在氧化物成为防止进一步氧化的膜的意义上，似乎可以大致理解为同义。这种涂层的抗坏性(环境保护、药品等)是抗腐蚀的强度。另一方面，我认为有很多人不知道1,而不是2或3,所以我将转移到那里。

伽伐尼电池和伽伐尼腐蚀

在电离倾向之前，我先谈谈电池。图3是使用称为伽伐尼电池的异种金属作为负极和正极的电池的图像图，尽管它已经大大简化了。电解液中的各种金属在负极侧被剥夺电子并被氧化。另一方面，在正极侧的金属中，通过接收电子发生还原现象 (氧从氧化物中摄取并返回到原始金属的现象) 。此时电子的移动产生电流=电。顺便说一下，在可充电电池中，当从“放电”处施加电压时，电子以相反的流动移动，在正极侧发生氧化现象，在负极侧发生还原现象。

当异种金属接触并放置在高湿度环境中时，会发生一种称为电偶腐蚀的现象，其中一侧腐蚀（详细信息请参见异种金属腐蚀），但在该电池内部也会发生相同的现象。 。

低电离金属

那么，什么样的金属用于负极一侧?另外，电流是由电子的流动决定的，电压是怎样决定的呢?最后，电离倾向低的金属出现。金属具有电离倾向，并且具有相应的 (电极) 电位。通过用于电池的电极，那个电位也被称为标准电极电位。在图4中，代表性金属从左到右按照电离倾向的降序排列。

选择为负极的金属在左侧的电位较低，即电离倾向高。具有更加离子化，容易放弃电子的倾向。选择高电位=低电离倾向的阳极。电池电压由正极和负极的电位差=电位差决定。上面所示的电位被称为标准电极电位，实际的电极电位随着电解液的离子浓度而变化等 (金属之间的相对关系不变) 变得复杂。作为这里的重点，请记住“具有高电离倾向的金属更容易释放电子”。这意味着它很容易氧化。在前面提到的异种金属腐蚀中，它是电池化的，电子被电离倾向较低的金属剥夺并促进氧化。即使不是这样，我认为“很容易电离，这意味着电子很容易被释放和氧化。”可以作为一种形象。

从图4可以看出，金处于电离倾向最低的位置，即难以氧化。这不也符合大家的印象吗?

另一方面，电离倾向高=在真实环境中容易腐蚀吗?电离倾向的顺序决定了易腐蚀性吗?这不是一个简单的故事，它是氧化物保护等的复合因素，电离倾向只是一个因素。那么，为了保护金属原料，用综合力镀上耐腐蚀的金属就可以了吗?当然，这是一种解决方案，但也有具有不同保护功能的电镀。我将以两种电镀的“工作方式的差异”为例来解释电镀如何保护金属。

更耐腐蚀，保护铁的保护型马口铁=锡

如果它说金属腐蚀和生锈，我认为很多人首先想到的是生锈的红色“铁”。最近它可能不是那么多，但我记得昭和的空地上有很多铁制的东西在户外生锈并且变得脆弱。作为用电镀保护那种容易生锈的金属的代表格的铁的代表格，有马口铁和白铁皮。在铁板上分别镀锡 (Sn) 和锌 (Zn) 。

图6总结了它们的组成和电离趋势。看看这个，有些人认为“咦?”。用于马口铁的锡 (Sn) 似乎具有较低的电离倾向并且可以很好地保护铁，但是你不觉得“锌 (Zn) 似乎比铁弱・・・”吗?

实际上施加在马口铁上的电镀材料锡，正如从电离倾向来看，比铁更难氧化。此外，氧化物成为“三种抗腐蚀强度”中说明的防御屏障。因此，它具有停止氧化和难以腐蚀的特性(再加上这个氧化物是透明的，所以也用于装饰用的电镀等。)。换句话说，它比铁更耐腐蚀，所以站在前面可以保护铁。这正是守护者=守护者的感觉。

自我生锈保护铁的替身地藏式白铁皮=锌

一种镀锌，其电离倾向高于镀锌铁，容易氧化，氧化后变白。它还具有锡等氧化物的防御屏障功能，但对抗敌人的强度不如锡。然而，镀锌具有不同的功能来保护铁。先坏后赢，图7给出了镀层出现缺损后用铁皮保护金属的原理。假设锌输给风雨开了个洞，在那里由于雨水等水滴侵入了。在那个部位，雨水变成电解液，形成像电池一样的状态。此时，锌被剥夺电子并开始氧化，比铁生锈更快。然后，被剥夺的电子被发送到铁，并且在接收和摄取的铁 (氧化铁) 部分发生还原现象。锌通过自身生锈来保护铁。简直就像替身地藏一样的电镀。

此外，当马口铁出现电镀缺陷时，锡将成为电池的正极，因此作为金属的铁将被破坏。另一方面，正如刚才说明的那样，锡是相当不易腐蚀的金属，因此在外伤等不缺损的部位具有充分的耐腐蚀性。锡作为金属是柔软的一类，所以可以说马口铁的天敌是外伤。

这种镀锡也用于连接器，但是用电线在软铜线上进行镀锡的也很流行。那么，接下来比较一下铜和锡。

为什么电线在铜线上镀锡?

电线主要使用铜线，特别是使用退火软铜的软铜线。是放入电线中的银色线。高级、高性能的产品中有镀银 (比较容易变黑) 的产品，被覆有高耐热树脂的产品中也有镀镍的产品，但大体上可以认为是镀锡。如图8所示，我认为有许多类型有几根细的东西。

这里有个问题，为什么电线要在铜线上镀锡呢?在寻找将镀锡应用于铜线的原因时，我认为您可以在许多页面上看到“防腐蚀”。但实际上铜不会腐蚀太多。几百年前的铜和铜合金的铸造物很好地保留了形状。没有听说过没有电镀的电线也会很快腐蚀坏掉吧?由于铜被归类为贵金属，在电离倾向方面，它远低于锡，氧化物防止腐蚀与铜相同。至少在早期轻微氧化方面，锡比铜快得多。作为一名技术人员，我从事的工作比连接器更接近电线，但镀锡的目的是防止腐蚀，“保护金属基底”，这让我感到不舒服。

那么，为什么这样的故事是由着色和易于移除引起的?我在表1中简要比较了一下。

表1.铜和锡的氧化物的颜色和易于去除

为什么要镀锡铜线？这是因为它的优点是在电镀的三个用途中提到的分类中被归为“功能性”。以下两点尤为重要。

改善焊接性能

镀锡线与裸铜相比焊接润湿性压倒性地高，所以加工性提高了。

包覆材料长期耐热性的改善

某些塑料 (特别是前烯烃塑料) 可能会被铜离子侵蚀而使其物理性能恶化 (称为铜害) 。如果长期放置在高温下，这种情况会更严重。镀锡是一道屏障，可减缓这种进程。

来到这里，我得到了一个故事，即电镀是为了具有功能性而应用的。如开头所述，此电镀功能对于连接器非常重要。最后，我们将讨论连接器的电镀和功能。

连接器使用的主要金属和特性

表2总结了连接器使用的主要金属及其特征。除此之外，也使用不锈钢、铝、锌系金属 (压铸和合金) 等，常用的是表中所示的。

表2.连接器使用的主要金属

由于这次是电镀的故事，镍，锡，银和金属之王的黄金将成为主题。现在，我们将更详细地讨论连接器电镀的功能及其特性。

正确通电的电镀功能

① 连接牢固，不干扰接触

为了使连接器正确导电，触点上的镀层对于最外层与另一侧的接触起着重要作用。首先，为了防止接触受到阻碍，必须不出现或附着任何障碍，或者即使出现或附着任何障碍，也必须在连接器嵌合机构内可靠地去除它们。有必要使用擦拭功能来可靠地去除沉积物和异物，但由于它不依赖于电镀类型，因此我们将其保留在这里（我们还建议使用我们的2 点接触连接器，该连接器具有耐腐蚀性）异物）。

作为阻碍发生的是到目前为止已经多次接触过的氧化物等腐蚀产物。镍、锡、银、金4种镀层材料中，镍的耐磨损性强，导电率也不差，所以用于电池等的接点。腐蚀物也会形成很薄，因为是半导体，所以会导通。但是，由于难以通过擦拭去除，因此难以用于需要低且稳定的接触电阻的部位，实际上本公司的产品目前还没有使用镀镍作为触点的产品。

剩下的三种中，金不会腐蚀。为了去除异物并紧密接触，需要一定程度的接触压力，但由于电气性质优异，因此作为触点材料没有盲点。

镀锡在表面形成一层薄而透明的氧化膜。虽然它不会增长，但它可以快速完成，因此连接器必须设计有氧化膜。由于锡的氧化物比下面的锡更硬，如果施加必要的接触压力，它将不能跟随锡的变形而被破坏(这是咀嚼涂有巧克力的冰淇淋时的感觉。)，并通过从那里擦拭将其除去我会的。

因此，连接器所需的接触压力大致如下所示:。

金≈银<锡

不用担心氧化，避免硫化环境，因此镀银所需的接压与金大致相同或稍高即可。另一方面，为了大量去除氧化物，镀锡必须确保一定程度的接触压力。

② 防止短路故障，以免导致额外的地方

那么，为了正确通电，我们还必须消除错误连接的风险。这就是通常所说的“短路不良”，除了金属片等异物会产生外，电镀材料有时还具有引起这种风险的特性。事实上，锡和银是不同的现象和机制，但它们有风险。

首先，当锡受到压力时，称为晶须的晶须状晶体就会生长。在高温和高湿度下会促进生长，如果生长太大，则存在到达邻近引脚或生长的材料可能脱落而导致短路的风险。通过合金化电镀和热处理可以在一定程度上抑制这种情况。即使有了连接器，我们在存在风险的地方采取了安装绝缘墙等措施，但风险并不能消除。因此，镀锡不适合电极间距窄或间距窄的物品。晶须的可靠性可以通过使用扫描电子显微镜（SEM）观察来评估。

另一方面，银被认为是一种容易发生离子迁移的金属。这是电池等发生的现象，虽然不是准确的表达，但它是类似于“反向电流”的现象。在电池中，冰状晶体像触手一样从正极金属上延伸出来，仿佛在说：“快给我电子！”从负极发射出电子。这种现象在高温高湿条件下也变得更加明显。磷酸等也会加剧这种情况（年纪稍大的人可能还记得一次事件，半导体密封剂中的红磷导致硬盘内部频繁迁移，导致召回，可能有人也有）。因此，在使用镀银时，需要选择除上述二氧化硫气体以外的环境，或者像镀锡那样避免窄间距。

似乎“那么，全部镀金不就行了吗!”，但黄金非常昂贵。就成本而言，

金>>银>锡

这是一种关系。因此，在可能的部件中，继续使用诸如镀锡和镀银的触点。

那么，到目前为止，正确通电的问题总结在表3中。

表3.电镀种类和正确通电的课题

目前，镍没有好的地方。但是，我擅长使用它。再看看吧。

发挥镍的特点的镀镍功能

焊锡润湿性好的电镀和不好的电镀

连接器通过焊锡安装在基板上使用是主流。另一方面，用作连接器端子母材的铜合金等的焊接不好。这是一个所谓的“焊料润湿性”指标。电镀在这里也很实用。锡是焊料的主要成分，所以镀锡和焊料的相容性非常好。银也是与焊料非常相配的金属之一，拥有不逊色于锡的良好焊接性。金也具有非常好的焊接湿性。随着合金层中金的比例增加，它似乎可能变脆，但通常应用于连接器焊接部分的镀金量没有问题。也就是说，四种电镀中的三种与焊料的兼容性都很好。

另一方面，镀镍则不好。它比不锈钢或铝更容易粘附，但比铜更难粘附。看起来似乎是“又没有镍币了！”，但事实并非如此。这种“耐焊性”是镀镍所具有的连接器安装所必需的功能之一。
还有一种特殊类型的镀镍适合焊接，称为可焊镀镍，但有点不必要，这里不讨论。

不会被焊锡弄湿的性别?镍障壁

如前所述，金银和锡都是焊锡润湿性非常高的电镀材质。因为湿润性高，所以安装的时候吸得非常好。请看图11。因为它吸得太紧，所以存在焊料到达不期望的区域的风险，例如，接触部分。

另一方面，镀镍不容易被焊料弄湿。在镀镍上只在必要的地方镀金的局部电镀 (最初的目的是降低后面描述的成本) 中，在镍暴露的部分停止吸收焊料。另外，即使是非常小的端子，比起部分镀金更适合整体镀金的情况下，除了掩膜以外，通过剥离液或激光加工等将镍部分剥离出来，也可以达到同样的效果。以这种方式阻挡焊料吸入的镍阻挡物是镍的“不会被焊料弄湿”所带来的电镀功能之一。

顺便说一下，镀金的基础几乎总是镀镍 (镀银的情况也是如此) 。其目的是起到屏障作用以及镍屏障的作用，但它是镍电镀功能的另一个特征，所以我将在下面介绍它。

昂贵的钱会消失吗?防止金侵蚀扩散的镀镍基底

金和银具有侵蚀和扩散到铜和铜合金的性质。镀银也是如此，但镀金更严重，镀金以薄电镀为主流，称为闪光。多功能和非常高的镀金越来越多地进入铜并减少。它最终会以可见的水平消失。

所以镀镍出现了。金和银都不会扩散到镍中。因此，在作为母材的铜和铜合金上，作为镀金和镀银的基础进行镀镍，以防止消失。这是第二种镀镍的功能。

镀金的弱点及对策

性能不变，黄金用量少

截至2023年4月，黄金是1克超过9,600日元的惊人价格。是10年前的2倍左右。顺便说一下，以前比黄金贵得多的铂金是1克5,000多日元，大约是黄金的一半。即使是现在，根据日本唱片业协会的销售标准，铂金盘的位置高于金盘，但在现实世界中它正在逆转。

嗯，在性能方面它是多功能的黄金，但它非常昂贵。因此，在优化连接器成本的历史中，如何减少黄金的使用已成为一个关键。

仅在需要的地方涂抹：部分电镀
使其尽可能薄才能发挥作用：厚镀→薄镀→闪金

选择性电镀是在基底镀镍后，通过掩蔽来最小化镀金面积的方法。闪光金是一种非常薄的镀金，根据 ASTM 的规定，厚度小于 0.25 μm，实际上为 0.1 μm 或更小。目前，这种镀金占据了通用连接器电镀的很大一部分。除了闪光以外的镀金都非常坚固，可以说是特殊规格。即便如此，黄金仍然是一种极其奇妙的金属，即使在 1/10,000 毫米或更小的尺寸下也能发挥作用。虽然很贵...

好吧，虽然它是如此薄的镀金，但有随之而来的弱点和对策，所以接下来是这个故事。

万能无敌黄金弱点针孔

镀金厚度越薄，不完整的部分，特别是针孔就越多。该量随电镀厚度呈指数增加或减少。虽然通用无敌的黄金脱颖而出并在表面上活跃，但有针孔是一个问题。问题在于，当接触起电解质作用的异物或气氛时，会发生电腐蚀并破坏基础金属。还存在腐蚀产物大量排出并阻碍接触的风险。

填充镀金针孔的封孔处理

不过，黄金很贵，所以我想让它尽可能薄。因此，采用一种称为封孔处理的方法来填充镀金中的针孔。图12是封孔过程的粗略图像，但简单地说，金上的孔被液体填充。填充孔后，表面会形成一层非常薄的涂层，不会抑制接触并防止底层金属腐蚀。

已经开发了诸如有机/无机，水溶性/油性等各种封孔处理剂，并且其性能也越来越高。有些具有改善触点之间滑动性的效果等，耐环境特性根据选择的封孔处理剂而有很大差异。因此，根据易用性 (生产性) 和性能、可靠性等选择封孔处理剂。通过使用具有良好性能的那些，即使在过去只能使用厚电镀的区域，例如具有大量重复配合的那些，或者在耐腐蚀气体中需要高可靠性的连接，也可以选择比以前更薄的电镀。在某些情况下，它是可能的。

确认封孔处理是否完成的方法盐水喷雾试验机

你不介意密封处理后“针孔真的填满了吗?你怎么确认它?”吗?实际上，我们将从开发阶段开始通过各种耐环境测试验证产品的可靠性，并确认其有效性。上述的耐腐蚀气体确认试验等是容易受到封孔处理效果和性能影响的试验之一。其他还有各种各样的试验，与这次说明的内容相符合，结构上容易理解的是盐水喷雾试验。盐水喷雾试验正如其名，是在一定条件下对产品持续喷盐水的试验。传统的目的是检查盐害对腐蚀的抗性，但盐水只是电解质，它被迫“电池”，因此需要担心异种金属对电腐蚀的部位它非常适合清洗。电镀上有针孔，未进行封孔处理，或电镀不充分的电镀，在本试验中确认相应部位有腐蚀等，即可洗出。也可以进行与腐蚀加速条件的复合试验 (实际情况更多)，使用如图15所示的试验机。

还有厚厚的镀金。

被称为flash的极薄镀金已成为主流，但仍有厚镀金的连接器产品，例如0.38、0.76或1.0μm。就性能而言，当产品在较恶劣的环境中使用时，或者当应用引用的标准中规定了镀金厚度时，就会出现这种情况。另一方面，金闪产品的阻力越来越大，因此，如果您对某个产品是否可以使用有任何疑问，请随时联系我们的销售人员或通过我们的网站与我们联系。

最后，

就“为什么要对连接器端子进行电镀?”进行了说明。总之，“为什么要对连接器端子进行电镀?”的答案是“使电镀具有功能”。这次，我们介绍了以下功能。

连接器电镀功能

• ·可以在不妨碍接触的情况下牢固地连接，防止短路故障，防止连接到额外的地方，并且可以使连接器正确通电。
• ·通过利用镍的特性的镍屏障，可以防止焊料进入不期望的区域，并且通过镀镍基底，可以防止昂贵的金侵蚀和扩散到铜等基底。

即便如此，黄金是一种美妙的金属，但它很贵。价格不断上涨。每个行业都有需求，而且需求正在进一步增加，但这是非常困难的。作为连接器制造商，如何充分利用资金是一项长期存在的任务，这是竞争加剧的关键。在某个地方确认大量黄金的埋藏是不可能的，所以我们公司将继续认真研究这个问题。