Am examinat datele de garanție pentru un tracker de fitness purtat la încheietura-și am analizat problemele raportate pe toate dispozitivele returnate. Rezistența de contact a contactelor pin pogo a crescut de la 25 mΩ nominal la 180 mΩ sau chiar a devenit un circuit deschis.
Ne-am dus mai întâi după ace de pogo din doc. Asta a fost o presupunere greșită. Când am scos dispozitive și am testat plăcuțele de contact cu XRF, cea mai mare parte din aur a dispărut - ceea ce a rămas a fost nichel oxidat. Zona pogo pin pad de pe dispozitiv a fost finisată cu același proces ENIG ca și restul PCB-ului: aur de imersie cu nichel electroless, cu aproximativ 0,07 μm de aur. Nu l-am pus la îndoială în timpul revizuirii designului. ENIG există pentru a proteja suprafețele lipibile prin procesul de asamblare, nu pentru a supraviețui ciclului de contact mecanic. La aproximativ 200–400 de cicluri de andocare-și-încărcare, acel strat de aur de 0,07 μm a dispărut.
Remedierea a fost un aur galvanizat întărit cu cobalt-pe suprafața plăcii - 0.5μm minim peste 3 μm nichel electrostatic, specificat separat de finisajul suprafeței plăcii. Unitățile construite conform acelei specificații nu au revenit cu acel mod de defecțiune. Am fost deliberat cu privire la specificațiile de placare pogo pad încă de atunci.
Ce înseamnă de fapt „greu” și „moale”.
Terminologia este confuză, deoarece niciunul dintre termeni nu se referă la procesarea fizică sau la grosime. Diferența este compoziția aliajului.
Aurul moale este aur pur - 99.9% Au sau mai mare. Materialul este în mod inerent moale, deoarece aurul elementar este în mod inerent moale. Duritatea Knoop pentru aurul moale galvanizat este de aproximativ 60–90 KHN, în funcție de chimia băii și de condițiile de depozitare.
Aurul dur este un aliaj de aur, aproape întotdeauna aur-cobalt cu aproximativ 0,1–0,3% cobalt în greutate. Ocazional, veți vedea aliaj de aur-nichel, dar cobaltul este mai frecvent în aplicațiile cu conectori. Cobaltul precipită la granițele granulelor în timpul depunerii, întrerupând creșterea cerealelor și producând un depozit mai dur, cu granulație mai fină-. Aurul întărit cu cobalt- are 130–200 KHN conform specificației AMS 2422 - aproximativ de două ori duritatea aurului moale, uneori mai mult.
Purtați viața: datele și ceea ce vă spun de fapt
Pentru un tampon de știft pogo, secvența de defecțiune este aproape întotdeauna aceeași: vârful -acului încărcat cu arc abrazi stratul de aur în cicluri repetate de contact; aurul se uzează până la stratul de bază de nichel; nichelul se oxidează; rezistența de contact urcă. Așa s-a întâmplat cu produsul de brățară de mai sus, mai repede decât se aștepta, deoarece aurul era mult prea subțire pentru aplicație.
Pe o placă de știft pogo cu aur întărit cu cobalt-la 0,5 μm, uzura-sub 100–200 gf forța de contact a arcului rulează de obicei undeva în intervalul de cicluri 10.000–50.000. Vreau să fiu sincer că această gamă este largă, iar răspândirea este reală - geometria vârfului pinului contează în mod semnificativ. Un știft pogo rotunjit sau cu vârf-cu coroană distribuie tensiunea de contact pe o suprafață mai mare și prelungește durata de viață a tamponului în comparație cu un vârf plat sau daltă sub aceeași sarcină. În propriile noastre teste de ciclism cu 150 gf și un știft-coronă, am ajuns la aproximativ 35.000 de cicluri pe aur cobalt de 0,5 μm înainte de a vedea o creștere măsurabilă a rezistenței. Cu un vârf plat la aceeași forță, numărul a scăzut mai aproape de 8.000. Dacă specificați un pad de pini pogo și nu știți ce geometrie de pini va folosi dock-ul dvs., gama largă este adecvată - restrângeți-l când aveți acele informații.
Aurul moale la 0,5μm se uzează considerabil mai repede. Testele noastre au stabilit durata de viață a tamponului de aur moale la aproximativ 20–30% din aur întărit cu cobalt-echivalent la aceeași grosime și forță de arc. Acesta nu este un număr precis și nu aș paria pe un design de produs fără a efectua propriile teste - raportul se modifică în funcție de forța de contact, rata de ciclu, mediul și geometria știftului. Dar concluzia direcțională este consecventă: pentru orice aplicație cu un număr semnificativ de cicluri, aurul moale necesită fie un depozit semnificativ mai gros, fie o înlocuire mai frecventă.
Pragul de numărare a ciclurilor în care aurul moale devine viabil este cu adevărat scăzut - dispozitivele de testare de producție care văd 50 de cicluri de contact înainte de înlocuire, accesorii de diagnosticare de o singură utilizare-, senzori temporari în setările clinice. Sub câteva sute de cicluri, avantajul de rezistență la uzură al aurului dur este real, dar în mare parte nefolosit și plătești pentru capacitatea pe care nu o vei exercita.
Stratul de dedesubt de nichel
Specificațiile de placare Pogo pad se concentrează frecvent pe tipul și grosimea aurului și subspecificează stratul de bază de nichel. Nichelul face două lucruri: acționează ca o barieră de difuzie, împiedicând aur să migreze în substratul de cupru la temperaturi ridicate și oferă rezistență la coroziune atunci când aurul se uzează în cele din urmă.
Aurul se difuzează în cupru. Fără un strat de barieră, ciclurile termice repetate epuizează treptat aurul din partea de cupru-a zăcămintei, subțierea stratului de aur efectiv mai rapid decât ar sugera doar uzura mecanică. Nichelul electrostatic în intervalul 2-5μm, conform ghidurilor de proces IPC-4552, este standardul pentru aplicațiile de tip conector-pogo pad. Sub 2 μm, acoperirea orificiilor din stratul de nichel creează locuri în care cuprul se poate coroda odată ce aurul se uzează sau este spart. Peste 5μm, stresul din depozitul de nichel începe să afecteze aderența la interfața aur-nichel.
Cealaltă problemă cu nichelul este că oxidul de nichel este un conductor electric slab. Odată ce stratul de aur de pe un tampon pogo se uzează și suprafața de nichel este expusă la umiditate sau la atmosferă oxidantă, - exact în condițiile în care un dispozitiv purtat de încheietură-vede - nichelul se oxidează și rezistența la contact crește și mai mult, chiar și fără uzură mecanică suplimentară. Acesta este motivul pentru care uzura-panelor este de obicei o defecțiune ne-recuperabilă. Nu vă puteți curăța drumul înapoi la o rezistență de contact acceptabilă odată ce nichelul este expus și oxidat.
Grosimea după aplicare
Dispozitivele portabile pentru consumatori care se încarcă zilnic - ceasurile inteligente, trackerele de fitness, căștile - acumulează 300–600 de cicluri de andocare pe an. Pe o durată de viață a produsului de trei-și-patru ani, adică 1.000–2.500 de cicluri totale. Aurul întărit cu cobalt-la 0,3–0,5 μm peste 3 μm de nichel fără electricitate acoperă acest interval. Am specificat 0,3μm și l-am rezistat pe parcursul ciclului de viață al produsului în medii interioare curate. Expunerea la transpirație modifică calculul - sarea accelerează procesul de coroziune odată ce apare orice uzură a aurului, așa că dacă zona tamponului vede contactul cu pielea în mod regulat, 0,5μm vă oferă o marjă suplimentară semnificativă.
Dispozitivele medicale și industriale cu -cicluri de contact cu frecvență mai mare - dispozitivele portabile de diagnosticare de mai multe ori pe zi, echipamente de laborator, interfețe de andocare pentru stații de testare - garantează 0,5–1,0 μm cobalt-aur întărit peste 3–5 μm nichel. Produsele care sunt șterse cu alcool izopropilic sau dezinfectanți cu amoniu cuaternar între utilizări beneficiază de aurul mai gros, deoarece agenții de curățare chimici pot accelera micro-atacurile de suprafață chiar și asupra aurului, iar depozitul mai gros durează mai mult pentru a ajunge la uzură-. Am văzut căptușele de contact pogo pin pe dispozitivele portabile clinice la 0,5μm arată vizibil degradate la 18 luni de utilizare zilnică; aceeași geometrie la 0,8 μm încă funcționa în cadrul specificațiilor la acel moment.
Dispozitivele de testare a producției sunt diferite. Numărul de cicluri este mare, dar dispozitivul se află într-un mediu controlat, inspectabil și înlocuibil, deoarece un articol de întreținere. 0.5μm aurul dur la nichel de 3μm este specificația obișnuită, iar mulți operatori de dispozitive de fixare programează înlocuirea plăcuțelor la un prag de numărare a ciclurilor, în loc să ruleze până la eșec.
Când să specificați Soft Gold
Sudurabilitatea este cazul principal. Cobaltul-aurul întărit creează probleme la îmbinarea de lipit - cobaltul interferează cu chimia fluxului și se udă slab în comparație cu aurul moale sau ENIG. Dacă pad-ul tău pogo pin trebuie lipit în timpul asamblarii, mai degrabă decât folosit exclusiv ca suprafață de contact, aurul moale sau ENIG este potrivit pentru cerințele de lipire. Compensația este durata de contact dacă pad-ul vede, de asemenea, ciclism repetat, ceea ce este o problemă reală pentru unele design-uri cu dublu-scop.
Număr de cicluri foarte scăzut, aplicațiile-sensibile la costuri sunt celălalt caz. Dacă tamponul va vedea cu adevărat mai puțin de 200 de cicluri de contact pe toată durata de viață, aurul moale la o grosime adecvată face treaba.
Un argument pentru aurul moale pe care l-am respins de mai multe ori: „trebuie doar să supraviețuim testelor de laborator, poate 50 de cicluri, înainte ca producția să se angajeze la o specificație”. Tampoanele de testare văd mai multe cicluri decât atât mai repede decât se aștepta - odată ce clienții pun mâna pe mostre de inginerie, 50 devine câteva sute. Am încetat să mai specific aurul moale pentru mostrele de inginerie, cu excepția cazului în care proiectul are o constrângere specifică de cost în acea etapă.
Verificarea specificației
Specificațiile de placare cu aur sunt ușor de scris pe un desen și ușor de pierdut pentru un furnizor în producție, fără ca cineva să le prindă.
XRF (fluorescența cu raze X-) este metoda standard ne-distructivă pentru verificarea grosimii stratului de aur pe plăcuțele de pini pogo finite. Solicitați date XRF la inspecția primită - măsurători reale ale pieselor din lot, nu înregistrări de baie din rezervorul de placare. Dacă un furnizor nu poate oferi acest lucru, controlul procesului său este incomplet.
Testarea de microduritate Knoop sau Vickers pe un cupon de-secțiune transversală de placare verifică dacă aliajul de aur este de fapt întărit-cobalt. Intervalele de duritate nu se suprapun: aur moale (60–90 KHN) versus aur dur întărit-cobalt (130–200 KHN). O singură măsurare dintr-un cupon de testare extras din lotul de placare este concludentă. Testul este distructiv, așa că se face mai degrabă pe cupoane decât pe piese finite. Orice furnizor serios de galvanizare rulează acest lucru ca parte a controlului calității băii; solicitați datele ca parte a primului dvs.{11}pachetul de inspecție a articolului.
Sprayul salin conform ASTM B117 sau IEC 60068-2-11 este relevant pentru plăcuțe în medii corozive. Aurul nu se corodează, așa că un test de pulverizare cu sare până la uzură vă va arăta cât de repede se degradează nichelul subiacent în condițiile de mediu pe care le testați.
Întrebări frecvente
Casa mea de PCB spune că pot face „conector de aur” pe zonele plăcuțelor. Este același lucru cu specificarea separată a aurului întărit cu cobalt-?
Nu neapărat, iar distincția contează. Mulți producători de PCB oferă conector de aur ca supliment-, dar fără specificații explicite despre tipul de aliaj, duritatea și grosimea stratului de sub nichel, ceea ce obțineți variază. Unele magazine folosesc aur galvanizat întărit-cobalt adevărat; altele placa de aur moale la grosimea conectorului. Solicitați în mod specific conținutul de cobalt, duritatea (KHN) de la cele mai recente teste în baie și datele XRF ale pieselor de probă. Am avut PCB-pogo pin pad gold integrat sub-specificații cu 30-40% din grosime la inspecția primită. Nu este prins fără măsurare.
Grosimea aurii afectează rezistența inițială la contact sau doar performanța-pe termen lung?
Performanța pe termen lung este locul unde apare. Aurul în intervalul de grosime de 0,3–1,0 μm prezintă în esență aceeași suprafață de metal nobil la pinul de contact, astfel încât citirile inițiale ale rezistenței de contact nu fac diferența între ele. Dacă măsurați o rezistență ridicată la contact pe noile suporturi pogo, probabil că specificația de placare nu este cauza - verificați contaminarea suprafeței, geometria vârfului știftului și forța arcului înainte de a trece la specificațiile de placare.
Cum scriu corect specificațiile de placare pe un desen?
Minimum: tip aliaj de aur, grosime minimă și grosime minimă a stratului de nichel cu referință normativă. O înștiințare completă spune: „Au (Co-întărit) min. 0.5μm peste EN min. 3.0μm per IPC-4552 Clasa B”. Referința standard contează deoarece definește modul în care furnizorul verifică și certifică placarea - „aur dur 0,5μm” fără o referință normativă lasă metoda de testare nespecificată și nu vă oferă nimic împotriva căruia auditați. Pentru cerințele de trasabilitate auto sau aerospațială, AMS 2422 mapează cerințele specifice de puritate și duritate a aurului pe care IPC-4552 nu le acoperă.
Proiectăm un tampon de contact pogo pin pentru un dispozitiv medical care poate fi purtat. Ce se schimba?
Specificația materialului - cobalt-aur întărit peste nichel fără electroși - rămâne aceeași. Ceea ce se schimbă este structura de verificare și trasabilitate din jurul acesteia. Conform ISO 13485, galvanizarea este un proces special, ceea ce înseamnă că furnizorul trebuie să fie calificat și trebuie să mențină înregistrările procesului pe care le puteți audita, nu doar să furnizeze date finale de inspecție. Fișierul dvs. istoric de proiectare necesită documentația de calificare a furnizorului, care este diferită de ceea ce este necesar pentru un produs de consum.
Biocompatibilitatea merită să ne gândim dacă există vreo cale pentru ca zona pogo pin pad să intre în contact cu pielea. Aurul este biocompatibil; nichelul este un sensibilizator și alergen cunoscut într-o parte semnificativă a populației. Dacă structura dvs. mecanică direcționează zona tamponului oriunde în apropierea contactului cu pielea, fie specificați aur mai gros pentru a întârzia uzura-pe cât posibil, fie adăugați un strat intermediar de paladiu între nichel și aur - paladiul oferă o barieră suplimentară de difuzie și nu ridică aceleași probleme de biocompatibilitate ca nichelul. Cele mai multe modele de plăci de pogo medicale purtabile direcționează tamponul departe de contactul cu pielea în mod special pentru a evita această întrebare, și merită să vă decideți mai devreme în aspectul mecanic, mai degrabă decât să o adaptați mai târziu.
Cât de des ar trebui inspecția primită să includă verificarea durității față de doar XRF?
XRF fiecare lot, duritate dintr-un cupon de pe primul articol și apoi cu orice frecvență necesită planul dvs. de calitate pentru validarea continuă a procesului -, de obicei, trimestrial pentru un furnizor cu un proces stabil, documentat și un istoric de loturi conforme, mai frecvent dacă există vreo istorie a variațiilor chimice ale băii. De asemenea, aș efectua verificarea durității ori de câte ori furnizorul își schimbă chimia băii de placare sau completează cu un nou lot chimic, deoarece compoziția băii afectează direct rata de încorporare a cobaltului și, prin urmare, duritatea. A fi înștiințat cu privire la aceste modificări merită inclus în contractul de furnizare.
Contactați-ne despre specificațiile dvs. Pogo Pin Pad
Obținerea corectă a specificației de aur pentru un tampon pogo se reduce de obicei la trei lucruri: cunoașterea numărului real de cicluri, înțelegerea expunerii la mediu și verificarea a ceea ce oferă furnizorul față de ceea ce ați specificat. Dacă lucrați la o decizie de specificație sau depanați o problemă de rezistență la contact în teren, echipa de ingineri de la [Dongguan Xinteng Electronics Co., Ltd.] a văzut multe dintre aceste moduri de defecțiune și, de obicei, vă poate spune rapid dacă placarea este probabil cauza.
Contactați-ne la [xt@xtpogopin.com] cu detaliile aplicației dvs. și specificațiile actuale. Dacă aveți nevoie de eșantion de tampoane pogo în diferite configurații de aur dur și aur moale pentru testarea comparativă, le putem furniza - [pogo pin contact pad].
