PCB 커넥터용 핀 도금 재료의 내구성

핀 헤더는 PCB에서 흔히 볼 수 있는 구성 요소 중 하나이지만, 항상 고려되지 않는 사양이 있습니다: 도금 재료입니다. PCB 핀 헤더, 커넥터, 포고 핀 및 관통 홀 포스트에서 보이는 재료는 단지 도금일 뿐이며, 주요 구조적 특성을 제공하는 기본 금속 위에 증착됩니다. 사소한 세부 사항처럼 보일 수 있지만, 핀 도금은 PCB의 표면층과 마찬가지로 핀 연결의 신뢰성을 크게 결정합니다.

대부분의 응용 프로그램에서는 간단한 주석 도금 커넥터 핀이 사용되며 이는 신뢰성 측면에서 수용 가능할 것입니다. 더 높은 기계적 신뢰성이 필요한 경우 아래에 표시된 도금 옵션을 고려하십시오. 많은 커넥터 제조업체들이 케이블 어셈블리용 셔라우드 커넥터 및 크림프 접점에 이러한 도금 재료를 제공합니다.

전기 커넥터용 도금 재료

커넥터 핀은 주로 5가지 도금 옵션을 가지고 있습니다: 주석, 주석-납, 금, 은, 또는 황동. ENIG/ENEPIG와 유사한 니켈이나 팔라듐을 포함하는 합금을 사용하는 커넥터도 있습니다.

기본 재료로는 황동 또는 인청동이 일반적인 옵션이지만, 더 높은 강도의 연결이 필요할 때는 스테인리스 스틸과 같은 더 견고한 커넥터 기본 재료가 바람직합니다.

이제 재료 옵션을 다루었으니, 도금 재료에 대해 더 자세히 살펴보겠습니다.

주석 도금

이것은 가장 일반적이고 비용 효율적인 도금 옵션으로, 일반적으로 황동 기본 재료 위에 핀 헤더와 커넥터 리드에 사용됩니다. 주석은 공기에 노출될 때 산화층을 형성하며, 부식성 물질에 노출될 때 더욱 부식됩니다. 주석 도금의 몇 가지 이점은 다음과 같습니다:

• 주석 기반 솔더 페이스트나 와이어로 납땜하기 쉽습니다
• 도금이 두꺼워(수백 마이크론) 여러 번의 메이팅 사이클을 허용합니다
• 주석은 가장 저렴한 도금 옵션 중 하나입니다

주석 커넥터 핀은 높은 메이팅 사이클 등급을 가질 수 있지만, 마찰로 인해 도금이 마모될 수 있으며, 이것이 도금 증착이 매우 두꺼울 수 있는 한 가지 이유입니다. 주석은 PCB의 주석 도금에서 찾을 수 있는 것처럼 휘스커 형성 가능성도 있습니다. 커넥터 핀에서 휘스커 문제는 핀이 매우 조밀하지 않는 한 중요하지 않습니다.

금 도금

금 도금은 다른 도금보다 일부 내구성 이점을 제공하는 더 비싼 옵션입니다. 금 도금은 핀 헤더, 커넥터 핀 및 리셉터클, 포고 핀/리셉터클 쌍에 사용됩니다. 금은 부드러운 금속이지만 귀금속이기도 하여 주석보다 부식에 더 저항력이 있습니다.

• 메이팅 영역에서 낮은 접촉 저항
• 니켈 시드층 위에 얇은 도금(수십 마이크론)
• 금의 낮은 경도를 극복하는 낮은 마찰로 많은 메이팅 사이클을 보장합니다
• 주석보다 높은 부식 저항성

Harwin에서 제공하는 이러한 금도금 핀 헤더 스트립을 사용해 보셨을 겁니다. [Octopart의 제품 링크]

팔라듐은 금의 대안으로 사용되기도 하지만 상업 제품에서는 흔하지 않습니다. 도금 서비스를 제공하는 일부 회사들은 비용이 과도하게 증가하지 않으면서 금보다 훨씬 더 내구성이 있는 옵션으로 팔라듐을 제공합니다.

주석-납 도금

무연 도금이 항공우주나 기타 고신뢰성 요구 사항에 적합하지 않기 때문에, 주석-납은 일반적으로 PCB 도금, 구성 요소 리드 도금 및 납땜에 사용됩니다. 주석-납은 더 강한 납땜 조인트를 형성할 수 있으며, 납의 존재는 도금과 납땜 조인트에서 휘스커 성장을 억제합니다.

• 쉬운 납땜으로 높은 신뢰성
• 두꺼운 도금(수백 마이크론)과 높은 경도로 여러 번의 접속 사이클 가능
• 많은 기본 재료(황동, 스테인리스 스틸 등)에 대한 저비용 도금 옵션
• 무연 도금보다 더 나은 부식 저항성

RoHS 지침을 준수하지 못함에도 불구하고, 주석-납 도금은 무연 도금 옵션이 성능 및 자격 기준을 충족한다고 입증될 때까지 항공우주와 같은 고신뢰성 응용 분야에서 필요할 것입니다.

은 도금

은은 덜 흔하지만 은도금 납땜재와 유사한 금속간 화합물을 납땜 중에 형성하여 호환성을 제공합니다. 또한, 원래 금속 도금 중 가장 낮은 접촉 저항을 제공하므로, 더 큰 신뢰성이 필요한 고전류 밀도 응용 분야에서 사용될 수 있습니다.

• 접속 영역에서 가능한 가장 낮은 접촉 저항
• 기본 재료나 시드 레이어 위에 얇은 도금(수십 마이크론)
• 낮은 마찰은 은의 낮은 경도를 극복하여 여러 번의 접속 사이클을 보장

PCB의 은 표면 도금처럼, 은도금 커넥터 리드는 시간이 지남에 따라 변색될 수 있습니다. 은도금 구성 요소가 납땜이 필요한 경우, 보드/구성 요소를 받은 후 몇 달 이내에 납땜을 해야 하며, 그렇지 않으면 변색이 납땜 조인트의 강도를 저하시킬 수 있습니다.

Jameco에서 제공 가능한 와이어 연결용 은도금 압착 접촉 예시.

선택적 도금

일부 핀 헤더와 관통 구멍 장착 핀은 선택적으로 도금될 수 있으며, 커넥터 리드의 다른 부분에 대해 두 가지 다른 도금이 사용됩니다. 예를 들어, 핀 헤더의 경우 일부 제품은 커넥터 핀의 끝 부분에만 금 도금이 되어 있을 수 있으며, 솔더 포인트는 주석 또는 주석-납 도금일 수 있습니다. 이는 커넥터 기반에서 주석-납 솔더링의 신뢰성과 노출된 도체 핀의 금 도금의 부식 저항성을 제공할 것입니다.

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