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金または錫、金と錫の比較

コネクターの錫メッキ表面と金メッキ表面のいずれかを選択する際の、50:50:50の法則についてはすでにお読みになったかもしれません。このルールによれば、コンタクト数(嵌合力)が50未満で、50回の嵌合サイクル(接触垂直力)で良い場合、そして、ライフタイム全体で接触抵抗が50ミリオーム未満にならないと思われる場合には、錫がより経済的なソリューションということになります。錫めっき表面の接触法線抗力が大きい(2ニュートンを超える寿命)ため、嵌合力が大きくなり、特定のコネクターのコンタクトの数が制限され、非貴金属錫は金やニッケルパラジウムと比較して接触抵抗が高くなります。

このような基本ルールのほか、金(またはパラジウムニッケル)を使用しなければならない場合には、以下のとおり、その他の制限があります。

  1. アナログシグナルはどの種類でも、錫メッキのコンタクトによってラインノイズが発生するため、金を使用しなければならない
  2. 工業環境の現場で嵌合しないまま暴露されているコネクターの場合
  3. 純粋な錫めっきの非アニール表面のウィスカ発生により、コンタクト間隔が1mm未満のコネクターの場合

特に3番目の項目は、数年前に鉛不使用の錫表面が導入されたときに業界で多くの混乱を引き起こしました。FFCコネクターのコンタクト間隔は1mm未満であり、コネクター業界は FPCまたはFFCを接続する金メッキFFCコネクターの使用を強く推奨していましたが、ケーブル業界はまだ金メッキFFCケーブルを供給できませんでした。そのため、一部の設計者は金メッキFFCコネクターを錫メッキFFCケーブルと嵌合することを余儀なくされましたが、これは信頼性の点ではあってはならないことでした。

単一の嵌合コネクターシステムに金と錫を使用することはできません。これらの2つのメッキの反応は十分に研究されていませんが、標準電極電位から、接点が腐食し(金 = +1,5V 錫 = +0,15V、銅と亜鉛が接触するときの雨水樋がその例)、信頼性がなくなることが分かります。

何年も前、私はモレックスのコンタクト物理学の第一人者にこのテーマの特別なケースについて尋ねました。そして、以下が彼の詳しい回答でした。

「私なら、異なる金属の接触は避けます。金を錫と嵌合することは決し推奨できません。やむを得ない場合は潤滑剤を使用して酸化や微摺動摩耗腐食の影響を軽減してください。その場合は、適切な熱サイクルおよび振動テストを使用して徹底的に試験する必要があります。さらに、銅の上に錫を浸漬することは、重大な金属間化合物形成(IMC)が発生する可能性があり、システムの信頼性を低下させる恐れがあるため、適切ではないと言えるでしょう。

言うまでもなく、システムはかなり密閉されているようなので(パッケージのガス放出が問題にならないとすると)、金対金システムが最も信頼性が高いと予想されます(そして、安全上の理由から信頼性は非常に重要だと思います)。一方で、IMCの問題のない良好な錫対錫システムも同様に機能する可能性があります(微摺動摩耗腐食が問題でない限り)。システムは非常に良く防水されていて、機械的に安定しているようなので、微摺動摩耗は問題にはならないでしょう。しかし、念のため、微摺動摩耗の試験を行わなければなりません。上記で述べた通り、適切な温度サイクリング試験と振動試験を行わなければなりません。安全面では、錫対錫が使用される場合は、ニッケルのアンダープレートと潤滑剤を使用して、酸化・微摺動摩耗腐食・IMC形成の影響を軽減することを推奨します。

まとめると、私が一番推奨するのは金対金です。錫対錫も上手くいくかもしれませんが、微摺動摩耗腐食・酸化・IMC形成を徹底的に試験する必要があります。金対錫は、このような異なる金属が嵌合された際に信頼性のリスクがかなり高まることがよく知られているため、推奨しません。

上記の他に付け加えることは何もありません。メッキの表面に関しては、金対金(ニッケル・パラジウム対金が試験され業界で受け入れられています!)が望ましく、コストが問題の場合は錫対錫を使用します。しかし、単一のコネクターシステムの中で異なる金属のメッキを使用してはなりません。