PCBコネクタ用ピンメッキ材料の耐久性

ピンヘッダーはPCBにおいて一般的なコンポーネントの一つですが、常に考慮されるわけではない仕様があります：メッキ材料です。PCBのピンヘッダー、コネクタ、ポゴピン、スルーホールポストに見られる材料は単なるメッキであり、主な構造特性を提供する基盤金属の上に堆積されています。些細な詳細のように思えるかもしれませんが、ピンメッキはピン接続の信頼性の大きな決定要因であり、PCBの表面層においても同様です。

ほとんどのアプリケーションでは、単純なスズメッキのコネクタピンが使用され、これらは信頼性の観点から受け入れられます。より高い機械的信頼性が必要な場合は、以下に示すメッキオプションを検討してください。多くのコネクタメーカーは、これらのメッキ材料を製品に提供しており、オフ・ザ・シェルフのシュラウドコネクタやケーブルアセンブリ用の圧着コンタクトが含まれます。

電気コネクタ用メッキ材料

コネクタピンには5つの異なるメッキオプションがあります：スズ、スズ鉛、金、銀、または真鍮。ENIG/ENEPIGのようにニッケルやパラジウムを含む合金を使用する特殊なメッキ材料を使用するコネクタもあります。

基材については、一般的なオプションは真鍮またはリン青銅ですが、より高い強度の接続が必要な場合に望ましいより頑丈なコネクタ基材はステンレス鋼です。

材料オプションについて説明したところで、メッキ材料についてもっと詳しく見ていきましょう。

スズメッキ

これは最も一般的でコスト効率の高いメッキオプションであり、通常、真鍮基材の上にピンヘッダーやコネクタリードに使用されます。スズは空気にさらされると酸化層を形成し、腐食性のある剤にさらされるとさらに腐食します。スズメッキの利点のいくつか：

• スズベースのはんだペーストやワイヤーで簡単にはんだ付けできます
• メッキは厚い（数百マイクロン）ので、多くの接続サイクルが可能です
• スズは最も低コストのメッキオプションの一つです

スズコネクタピンは高い接続サイクル評価を持つことができますが、摩擦によってメッキが摩耗する可能性があり、これがメッキ堆積が非常に厚い理由の一つです。スズはPCB上のスズメッキと同様に、ウィスカーの形成の可能性もあります。コネクタピン上のウィスカー問題は、ピンが非常に密集していない限り、それほど重要ではありません。

金メッキ

金メッキは他のメッキよりも耐久性の面でいくつかの利点を提供する、より高価なオプションです。金メッキはピンヘッダー、コネクタピンとレセプタクル、ポゴピン/レセプタクルペアに見られます。金は柔らかい金属ですが、貴金属でもあるため、スズよりも腐食に対して耐性があります。

• 接触部での低接触抵抗
• ニッケルシード層の上の薄いメッキ（数十マイクロン）
• 金の低硬度を低摩擦が克服し、多くの接続サイクルを保証します
• スズよりも高い腐食抵抗

おそらく、Harwinのこのストリップのような金メッキピンヘッダーを使用したことがあるでしょう。[Octopartの製品リンク]

パラジウムは金の代替として時々使用されますが、商業製品では一般的ではありません。メッキサービスを提供する一部の企業は、金よりもはるかに耐久性がありながらコストの過度な増加を伴わないオプションとしてパラジウムを提供します。

スズ鉛メッキ

無鉛メッキが航空宇宙やその他の高信頼性要件に適合していないため、スズ鉛は通常、PCBメッキ、コンポーネントリードメッキ、およびはんだ付けに使用されます。スズ鉛はより強力なはんだ接合部を形成し、鉛の存在はメッキやはんだ接合部のウィスカー成長を抑制します。

• 簡単なはんだ付けで高信頼性
• 厚いメッキ（数百マイクロン）と高硬度で多くの接続サイクルに耐える
• 多くの基材（真鍮、ステンレス鋼など）に対する低コストのメッキオプション
• 無鉛メッキよりも優れた耐食性

RoHS指令に準拠できないにもかかわらず、スズ鉛メッキは、無鉛メッキオプションが性能と資格基準を満たしていることが示されるまで、航空宇宙などの高信頼性アプリケーションで必要とされます。

銀メッキ

銀は一般的ではありませんが、はんだ付け中に類似の金属間化合物を形成するために銀めっきされたはんだとの互換性が向上します。また、ネイティブ金属メッキの中で最も低い接触抵抗を提供するため、高い信頼性が必要な高電流密度アプリケーションで使用されます。

• 接続領域で可能な限り低い接触抵抗
• 基材またはシード層上の薄いメッキ（数十マイクロン）
• 銀の低硬度を低摩擦が克服し、多くの接続サイクルを保証

PCB上の銀の表面メッキと同様に、銀メッキされたコネクタリードは時間とともに変色を蓄積することがあります。銀メッキコンポーネントをはんだ付けする必要がある場合は、基板/コンポーネントを受け取ってから数ヶ月以内に行う必要があります。そうでないと、変色がはんだ接合部の強度を低下させます。

Jamecoから入手可能なワイヤー接続用の銀メッキ圧着コンタクトの例。

選択メッキ

ピンヘッダーやスルーホール実装ピンの一部は、コネクタリードの異なる部分に異なるメッキを使用する選択メッキが可能です。例えば、ピンヘッダーの場合、一部の製品ではコネクタピンの先端のみが金メッキされ、はんだ付けポイントは錫または錫鉛メッキになっていることがあります。これにより、コネクタベースの錫鉛はんだ付けの信頼性と、露出した導体ピンの金メッキの耐食性を得ることができます。

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