Skontroloval som záručné údaje pre fitness tracker-na zápästí a analyzoval som problémy nahlásené vo všetkých vrátených zariadeniach. Kontaktný odpor kontaktov pogo kolíkov sa zvýšil z nominálnych 25 mΩ na 180 mΩ alebo sa dokonca stal otvoreným obvodom.
Najprv sme išli po pogo kolíkoch v prístave. To bol nesprávny predpoklad. Keď sme vytiahli zariadenia a testovali kontaktné podložky pomocou XRF, väčšina zlata bola preč -, čo zostalo, bol oxidovaný nikel. Oblasť pogo pin pad na zariadení bola dokončená rovnakým ENIG procesom ako zvyšok PCB: bezprúdové niklové imerzné zlato s asi 0,07 μm zlata. Počas kontroly dizajnu som to nespochybnil. ENIG existuje na ochranu spájkovateľných povrchov počas procesu montáže, nie na to, aby prežil cyklovanie mechanického kontaktu. Pri približne 200 – 400 dokovacích{10}}a{11}}cykloch nabíjania sa táto 0,07μm vrstva zlata stratila.
Opravou bolo špeciálne kobalt{0}}kalené galvanicky pokovované zlato na ploche podložky - 0.5μm minimálne nad 3μm bezprúdovému niklu, špecifikované oddelene od povrchovej úpravy dosky. Jednotky vyrobené podľa tejto špecifikácie sa nevrátili s týmto poruchovým režimom. Odvtedy som uvažoval o špecifikácii pogo pad pokovovania.
Čo vlastne znamená „tvrdé“ a „mäkké“.
Terminológia je mätúca, pretože ani jeden termín sa nevzťahuje na fyzické spracovanie alebo hrúbku. Rozdiel je v zložení zliatiny.
Mäkké zlato je čisté zlato - 99.9 % Au alebo viac. Materiál je vo svojej podstate mäkký, pretože elementárne zlato je vo svojej podstate mäkké. Tvrdosť Knoopa pre galvanicky pokovované mäkké zlato je približne 60–90 KHN, v závislosti od chémie kúpeľa a podmienok uloženia.
Tvrdé zlato je zliatina zlata, takmer vždy je to zlatý-kobalt s približne 0,1 až 0,3 % hmotnosti kobaltu. Občas uvidíte zliatinu zlata-niklu, ale kobalt je bežnejší v aplikáciách konektorov. Kobalt sa počas nanášania vyzráža na hraniciach zŕn, preruší rast zŕn a vytvorí tvrdší, jemnejšie zrnitý- nános. Kobaltové-kalené zlato má 130 – 200 KHN podľa špecifikácie AMS 2422 -, čo je zhruba dvojnásobok tvrdosti mäkkého zlata, niekedy aj viac.
Wear Life: Údaje a čo vám vlastne hovoria
V prípade špendlíkovej podložky pogo je postupnosť porúch takmer vždy rovnaká: hrot špendlíka s pružinou- obrusuje zlatú vrstvu počas opakovaných kontaktných cyklov; zlato sa opotrebuje až po niklovú podkladovú vrstvu; nikel oxiduje; kontaktný odpor stúpa. To sa stalo v produkte náramku vyššie, len rýchlejšie, ako sa očakávalo, pretože zlato bolo príliš tenké na aplikáciu.
Na špendlíkovej podložke pogo s kobaltovým-kaleným zlatom na hrúbku 0,5 μm-sa opotrebenie pod 100 – 200 gf pružiny zvyčajne pohybuje niekde v rozsahu 10 000 – 50 000 cyklov. Chcem byť úprimný, že tento rozsah je široký a rozptyl je skutočný - na geometrii hrotu kolíka veľmi záleží. Zaoblený alebo korunkový špendlík{12}}rozdeľuje kontaktné napätie na väčšiu plochu a predlžuje životnosť podložky v porovnaní s plochým alebo sekáčovým hrotom pri rovnakom zaťažení. V našich vlastných cyklistických testoch so 150 gf a korunkou{15} sme dosiahli približne 35 000 cyklov na 0,5 μm kobaltovom zlate, kým sme zaznamenali merateľný nárast odporu. S plochým hrotom pri rovnakej sile počet klesol bližšie k 8 000. Ak špecifikujete pogo pin pad a neviete, akú geometriu pinov použije váš dok, široký rozsah je vhodný - zúžiť ho, keď máte tieto informácie.
Mäkké zlato s hrúbkou 0,5 μm sa opotrebováva podstatne rýchlejšie. Naše testovanie stanovilo životnosť mäkkého zlatého vankúšika na približne 20 – 30 % ekvivalentného kobalt{4}}kaleného zlata pri rovnakej hrúbke a sile pružiny. Nie je to presné číslo a nevsadil by som naň návrh produktu bez vykonania vlastných testov - pomer sa mení s prítlačnou silou, rýchlosťou cyklu, prostredím a geometriou kolíkov. Smerový záver je však konzistentný: pre každú aplikáciu so zmysluplným počtom cyklov si mäkké zlato vyžaduje buď výrazne hrubší povlak, alebo častejšiu výmenu.
Hranica počtu cyklov, pri ktorej sa mäkké zlato stáva životaschopným, sú skutočne nízke - výrobné testovacie prípravky, ktoré pred výmenou zaznamenajú 50 kontaktných cyklov, jedno{2}}diagnostické príslušenstvo, dočasné senzorové podložky v klinickom prostredí. Pod niekoľkými stovkami cyklov je výhoda tvrdého zlata v oblasti odolnosti proti opotrebeniu skutočná, ale väčšinou nevyužitá a platíte za schopnosť, ktorú nebudete vykonávať.
Niklová spodná vrstva
Špecifikácie pokovovania podložiek Pogo sa často zameriavajú na typ a hrúbku zlata a nedostatočne špecifikujú niklovú podkladovú vrstvu. Nikel robí dve veci: pôsobí ako difúzna bariéra, ktorá bráni zlatu migrovať do medeného substrátu pri zvýšených teplotách a poskytuje odolnosť proti korózii, keď sa zlato nakoniec opotrebuje.
Zlato preniká do medi. Bez bariérovej vrstvy opakované tepelné cykly postupne vyčerpávajú zlato z medenej-strany ložiska, čím sa efektívna vrstva zlata stenčuje rýchlejšie, než by naznačovalo samotné mechanické opotrebovanie. Bezproudový nikel v rozsahu 2 – 5 μm podľa procesných pokynov IPC-4552 je štandardom pre aplikácie pogo padov-kvalitného konektora. Pod 2 μm pokrytie dierkami vo vrstve niklu vytvára miesta, kde môže meď korodovať, keď sa zlato opotrebuje alebo je porušené. Nad 5 μm začína napätie v niklovom ložisku ovplyvňovať adhéziu na rozhraní zlato-nikel.
Ďalším problémom s niklom je, že oxid nikelnatý je slabým elektrickým vodičom. Akonáhle sa zlatá vrstva na podložke pogo špendlíka opotrebuje a niklový povrch je vystavený vlhkosti alebo oxidačnej atmosfére - presne takým podmienkam, aké vidí zariadenie nosené na zápästí- -, nikel oxiduje a kontaktný odpor ďalej stúpa, a to aj bez ďalšieho mechanického opotrebovania. To je dôvod, prečo opotrebovanie podložky-je zvyčajne -neopraviteľné zlyhanie. Keď je nikel odkrytý a zoxidovaný, nemôžete sa vrátiť späť na prijateľný kontaktný odpor.
Hrúbka podľa aplikácie
Spotrebiteľské nositeľné zariadenia, ktoré sa denne nabíjajú - inteligentné hodinky, zariadenia na sledovanie kondície, slúchadlá do uší - akumulujú 300 – 600 dokovacích cyklov za rok. Počas troch{5}}až{6}}štyroch rokov životnosti produktu to predstavuje 1 000 až 2 500 cyklov. Tento rozsah pokrýva kobalt{12}}kalené zlato s hrúbkou 0,3 – 0,5 μm nad 3 μm bezprúdový nikel. Špecifikoval som 0,3 μm a vydržal som počas životného cyklu produktu v čistých vnútorných prostrediach. Vystavenie potu mení výpočet - soľ urýchľuje proces korózie, keď dôjde k opotrebovaniu zlata, takže ak oblasť podložky pravidelne zaznamenáva kontakt s pokožkou, 0,5 μm vám poskytuje zmysluplnú dodatočnú rezervu.
Zdravotnícke a priemyselné zariadenia s{0}}kontaktnými cyklami s vyššou frekvenciou - diagnostické vreckové počítače, ktoré sa dajú dokovať niekoľkokrát za deň, laboratórne vybavenie, dokovacie rozhrania testovacej stanice - zaručujú 0,5 – 1,0 μm kobalt{5}}kalené zlato nad 3 – 5 μm niklu. Výrobky, ktoré sa medzi jednotlivými použitiami utierajú izopropylalkoholom alebo kvartérnymi amóniovými dezinfekčnými prostriedkami, ťažia z hrubšieho zlata, pretože chemické čistiace prostriedky môžu urýchliť povrchový mikro-útok dokonca aj na zlato a hrubšiemu nánosu trvá dlhšie, kým sa opotrebuje-. Videl som kontaktné podložky pogo pin na klinických handheldoch s hrúbkou 0,5 μm vyzerali viditeľne degradované po 18 mesiacoch každodenného používania; rovnaká geometria pri 0,8 μm bola v tomto bode stále v rámci špecifikácie.
Výrobné testovacie prípravky sú rôzne. Počet cyklov je vysoký, ale zariadenie je v kontrolovanom prostredí, je možné ho skontrolovať a vymeniť ako súčasť údržby. 0.5Bežnou špecifikáciou je tvrdé zlato μm s hrúbkou niklu 3 μm a mnohí operátori zariadenia plánujú výmenu podložiek pri prahovej hodnote počtu cyklov namiesto toho, aby došlo k poruche.
Kedy špecifikovať mäkké zlato
Spájkovateľnosť je hlavným prípadom. Kobaltom-kalené zlato spôsobuje problémy v spájkovacom spoji - kobalt narúša chémiu taviva a slabo zmáča v porovnaní s mäkkým zlatom alebo ENIG. Ak je potrebné vašu podložku pogo pin pad prispájkovať počas montáže a nie výlučne použiť ako kontaktnú plochu, mäkké zlato alebo ENIG je to pravé pre požiadavku spájkovania. Kompromisom je životnosť kontaktu, ak podložka zaznamenáva aj opakované cyklovanie, čo je skutočný problém pri niektorých dizajnoch s dvojakým{5}}účelom.
Veľmi nízky počet cyklov, nákladovo{0}}citlivé aplikácie sú druhým prípadom. Ak podložka skutočne zaznamená menej ako 200 kontaktných cyklov počas celej svojej životnosti, mäkké zlato s primeranou hrúbkou vykoná túto prácu.
Jeden argument pre mäkké zlato som už viackrát tlačil späť: „Potrebujeme len prežiť laboratórne testovanie, možno 50 cyklov, kým sa výroba zaviaže k špecifikácii.“ Testovacie podložky zaznamenajú viac cyklov, než sa očakávalo, -, keď zákazníci dostanú do rúk technické vzorky, z 50 sa stane niekoľko stoviek. Prestal som špecifikovať mäkké zlato pre technické vzorky, pokiaľ projekt nemá v tejto fáze špecifické obmedzenie nákladov.
Overenie špecifikácie
Špecifikácie pozlátenia sa dajú ľahko napísať na výkres a dodávateľ ich ľahko stratí vo výrobe bez toho, aby to niekto zachytil.
XRF (X-fluorescencia) je štandardná nedeštruktívna metóda-na overenie hrúbky vrstvy zlata na hotových podložkách pogo. Vyžadovať údaje XRF pri vstupnej kontrole - skutočné merania dielov zo série, nie záznamy o kúpeli z pokovovacej nádrže. Ak to dodávateľ nemôže zabezpečiť, jeho procesná kontrola je neúplná.
Testovanie mikrotvrdosti podľa Knoopa alebo Vickersa na kupóne s prierezom pokovovania{0} overuje, že zliatina zlata je skutočne vytvrdená kobaltom-. Rozsahy tvrdosti sa neprekrývajú: mäkké zlato (60 – 90 KHN) verzus kobalt{5}}kalené tvrdé zlato (130 – 200 KHN). Jedno meranie z testovacieho kupónu získaného z pokovovacej dávky je presvedčivé. Test je deštruktívny, takže sa robí skôr na kupónoch ako na hotových dieloch. Každý seriózny dodávateľ galvanického pokovovania to vykonáva ako súčasť kontroly kvality kúpeľa; požiadať o údaje v rámci prvého{11}}balíka kontroly tovaru.
Soľný sprej podľa ASTM B117 alebo IEC 60068-2-11 je relevantný pre vankúšiky v korozívnom prostredí. Zlato nekoroduje, takže test soľným sprejom až do opotrebenia vám ukáže, ako rýchlo sa nikel pod ním degraduje v podmienkach prostredia, ktoré testujete.
Často kladené otázky
Môj dom PCB hovorí, že môžu urobiť "zlaté konektory" na podložkách. Je to to isté, ako špecifikovať kobalt-kalené zlato samostatne?
Nie nevyhnutne a na rozdiele záleží. Mnoho výrobcov dosiek plošných spojov ponúka zlaté konektory ako doplnok-, ale bez explicitnej špecifikácie typu zliatiny, tvrdosti a hrúbky niklovej podkladovej vrstvy sa to, čo dostanete, líši. Niektoré obchody ponúkajú pravé kobalt{3}}kalené galvanicky pokovované zlato; ostatné platne mäkké zlato na hrúbku konektora. Opýtajte sa konkrétne na obsah kobaltu, tvrdosť (KHN) z ich posledného testovania v kúpeli a údaje XRF na vzorkách. Pri vstupnej kontrole som mal-integrovaný pogo pin pad gold pod-špecifikáciu o 30 – 40 % hrúbky. Bez merania sa to nechytá.
Ovplyvňuje hrúbka zlata počiatočný kontaktný odpor alebo len dlhodobý{0}výkon?
Dlhodobá{0}}výkonnosť je miesto, kde sa prejavuje. Zlato v rozsahu hrúbky 0,3 – 1,0 μm predstavuje v podstate rovnaký povrch ušľachtilého kovu na kontaktnom kolíku, takže počiatočné hodnoty kontaktného odporu medzi nimi nerozlišujú. Ak meriate zvýšený kontaktný odpor na nových pogo kolíkových podložkách, špecifikácia pokovovania pravdepodobne nie je príčinou - skontrolujte kontamináciu povrchu, geometriu hrotu kolíka a silu pružiny predtým, ako prejdete na špecifikáciu pokovovania.
Ako správne napíšem špecifikáciu pokovovania na výkres?
Minimum: typ zliatiny zlata, minimálna hrúbka a minimálna hrúbka niklovej podkladovej vrstvy s normatívnou referenciou. Úplný popis znie: "Au (Co-kalené) min. 0.5μm nad EN min. 3.0μm na IPC-4552 Trieda B." Štandardná referencia je dôležitá, pretože definuje, ako dodávateľ overuje a certifikuje pokovovanie – „tvrdé zlato 0,5μm“ bez normatívnej referencie ponecháva skúšobnú metódu nešpecifikovanú a nedáva vám nič, proti čomu by ste mohli vykonávať audit. Pre automobilové alebo letecké požiadavky na sledovateľnosť AMS 2422 mapuje špecifické požiadavky na čistotu a tvrdosť zlata, ktoré IPC-4552 nepokrýva.
Navrhujeme kontaktnú podložku pogo pin pre nositeľné lekárske zariadenie. Aké zmeny?
Špecifikácia materiálu - kobalt{1}}kalené zlato oproti bezprúdovému niklu - zostáva rovnaká. Čo sa mení, je štruktúra overovania a sledovateľnosti okolo neho. Podľa normy ISO 13485 je galvanické pokovovanie špeciálnym procesom, čo znamená, že dodávateľ musí byť kvalifikovaný a musí viesť záznamy o procesoch, ktoré môžete kontrolovať, nielen poskytovať údaje z konečnej kontroly. Váš súbor histórie dizajnu potrebuje kvalifikačnú dokumentáciu dodávateľa, ktorá sa líši od toho, čo sa vyžaduje pre spotrebný produkt.
Biokompatibilita stojí za zamyslenie, ak existuje nejaká cesta, ktorou sa oblasť pogo pin padu dostane do kontaktu s pokožkou. Zlato je biokompatibilné; nikel je známym senzibilizátorom a alergénom u významnej časti populácie. Ak vaše mechanické usporiadanie smeruje oblasť podložky kamkoľvek blízko kontaktu s pokožkou, špecifikujte buď hrubšie zlato, aby ste čo najdlhšie oddialili opotrebovanie-, alebo pridajte medzi nikel a zlato - paládiovú medzivrstvu, ktorá poskytuje doplnkovú difúznu bariéru a nevyvoláva rovnaké obavy z biologickej kompatibility ako nikel. Väčšina dizajnov nositeľných lekárskych pogo podložiek smeruje podložku preč od kontaktu s pokožkou, aby sa predišlo tejto otázke, a preto stojí za to rozhodnúť sa na začiatku mechanického usporiadania a nie neskôr ho dodatočne namontovať.
Ako často by mala vstupná kontrola zahŕňať overenie tvrdosti v porovnaní s iba XRF?
XRF každej šarže, tvrdosť z kupónu na prvý výrobok a potom v akejkoľvek frekvencii, ktorú váš plán kvality vyžaduje na priebežné overovanie procesu -, zvyčajne štvrťročne pre dodávateľa so stabilným, zdokumentovaným procesom a záznamom vyhovujúcich šarží, častejšie, ak existujú nejaké zmeny v chémii kúpeľa. Tiež by som spustil overenie tvrdosti vždy, keď dodávateľ zmení chémiu pokovovacieho kúpeľa alebo doplní novú chemickú šaržu, pretože zloženie kúpeľa priamo ovplyvňuje mieru začlenenia kobaltu a tým aj tvrdosť. Oznámenie o týchto zmenách sa oplatí uviesť v zmluve o dodávke.
Kontaktujte nás ohľadom špecifikácie Pogo Pin Pad
Získanie správnej špecifikácie zlata pre pogo pin pad sa zvyčajne skladá z troch vecí: poznať skutočný počet cyklov, pochopiť vystavenie životnému prostrediu a skontrolovať, čo dodáva dodávateľ v porovnaní s tým, čo ste zadali. Ak pracujete na rozhodnutí o špecifikácii alebo ladíte problém s kontaktným odporom v teréne, tím inžinierov v [Dongguan Xinteng Electronics Co., Ltd.] videl veľa týchto poruchových režimov a zvyčajne vám môže rýchlo povedať, či je pravdepodobne príčinou pokovovanie.
Kontaktujte nás na adrese [xt@xtpogopin.com] s podrobnosťami o vašej aplikácii a aktuálnou špecifikáciou. Ak na porovnávacie testovanie potrebujete vzorové podložky pogo pinov v rôznych konfiguráciách tvrdého zlata a mäkkého zlata, môžeme vám ich dodať - [kontaktná podložka pogo pin].
