Οδηγός επιλογής επιμετάλλωσης θόλου: Χρυσός εναντίον ασήμι εναντίον νικελίου εναντίον κασσίτερου για αντίσταση επαφής και διάρκεια ζωής

Ρωτήστε μια ομάδα μηχανικών τι αποφασίζει για την απόδοση ενός μεταλλικού διακόπτη θόλου και οι περισσότεροι θα αρχίσουν να μιλούν για τη δύναμη, το ταξίδι και τη διάρκεια ζωής του κύκλου. Αυτά έχουν σημασία. Αλλά σε κάθε εφαρμογή όπου ο θόλος αλλάζει ένα σήμα αντί για μια λάμπα, η επιμετάλλωση είναι το μέρος που αποφασίζει εάν το προϊόν εξακολουθεί να λειτουργεί μετά από έξι μήνες στο χωράφι. Η γεωμετρία του θόλου καθορίζει το κλικ. η επιμετάλλωση καθορίζει την επαφή. Αυτός ο οδηγός είναι γραμμένος για μηχανικούς που καθορίζουν μεταλλικούς θόλους και συστοιχίες φύλλων θόλου, με βάση τους τρόπους αστοχίας που βλέπει η Shanyo σε προγράμματα παραγωγής σε καταναλωτικές, αυτοκινητοβιομηχανίες, ιατρικές και βιομηχανικές εφαρμογές.

Γιατί η επιμετάλλωση έχει μεγαλύτερη σημασία από το πάχος του θόλου

Ένας γυμνός θόλος από ανοξείδωτο χάλυβα είναι ένα καλό ελατήριο και μια κακή επαφή. Ο ανοξείδωτος χάλυβας SUS301 φέρει τις μηχανικές ιδιότητες που κάνουν έναν θόλο να κουμπώνει αξιόπιστα, αλλά η επιφάνειά του σχηματίζει μια μεμβράνη οξειδίου του χρωμίου που είναι ηλεκτρικά ανθεκτική. Όταν ο θόλος κλείνει, η αντίσταση επαφής κάθεται στα 80-150 milliohms σε ένα φρέσκο ​​τμήμα και σκαρφαλώνει καθώς η μεμβράνη πυκνώνει και σκληραίνει κατά την ανακύκλωση. Για ένα πληκτρολόγιο που οδηγεί μια λογική είσοδο στα 3,3 V και μικροαμπέρ, αυτή η αντίσταση είναι ανεκτή - το ρεύμα είναι τόσο μικρό που η πτώση τάσης στην επαφή μόλις καταγράφεται. Για έναν βρόχο ελέγχου, μια διαδρομή μέτρησης ή έναν διακόπτη που μεταφέρει δεκάδες milliamps μέσω ενός φορτίου, η ίδια αντίσταση είναι ένα πρόβλημα σχεδιασμού.

Η επιμετάλλωση υπάρχει για να βάλει μια αγώγιμη, σταθερή επιφάνεια μεταξύ του χάλυβα ελατηρίου και του κόσμου. Τα τέσσερα συστήματα εμπορικής χρήσης - χρυσού, ασημιού, νικελίου και κασσίτερου - το καθένα λύνει αυτό το πρόβλημα διαφορετικά και οι διαφορές είναι ακριβώς αυτές που πρέπει να αφορούν οι προδιαγραφές.

Τα τέσσερα συστήματα επιμετάλλωσης με μια ματιά

• Επινικελίωση (2-3μm):το τυπικό φινίρισμα για πληκτρολόγια καταναλωτών. Σκληρό, χαμηλό κόστος, συνεπές. Η αντίσταση επαφής συνήθως είναι 60-120 milliohms φρέσκια, που μετακινείται προς τα πάνω κατά τη διάρκεια ζωής και με την έκθεση στο περιβάλλον. Αρκετά καλό για πληκτρολόγια-λογικού επιπέδου και συσκευές κατανάλωσης μικρής διάρκειας.
• Ασημένια επιμετάλλωση (1-3μm):η χαμηλότερη αντίσταση των κοινών φινιρισμάτων, συχνά κάτω από 30 milliohms φρέσκο. Μαλακό και εξαιρετικός αγωγός, αλλά το ασήμι αμαυρώνει στον αέρα που περιέχει θείο-και η αμαυρωμένη μεμβράνη είναι ανθεκτική. Χρησιμοποιείται όπου έχει σημασία η χαμηλή αντίσταση και το περιβάλλον είναι σφραγισμένο ή ελεγχόμενο.
• Επίχρυσο (0,1-0,5μm πάνω από νικέλιο):το σταθερό φινίρισμα. Ο χρυσός δεν οξειδώνεται, επομένως η αντίσταση επαφής διατηρείται στο εύρος των 20-50 milliohms σε όλη τη ζωή και το περιβάλλον. Το κόστος είναι ο ίδιος ο χρυσός, γι' αυτό και το πάχος είναι συντονισμένο στην εφαρμογή.
• Επικασσιτεροποίηση (1-3µm):το φιλικό φινίρισμα συγκόλλησης-χρησιμοποιείται κυρίως σε θόλους που προορίζονται για επανασυγκόλληση-ή όπου το ζευγάρωμα είναι κασσίτερο. Ο κασσίτερος οξειδώνεται στον αέρα και το οξείδιο είναι σκληρό, επομένως οι επικασσιτερωμένοι θόλοι-δεν είναι η επιλογή για μεγάλη-διακοπή ζωής σε χαμηλές τάσεις.

Αντίσταση επαφής: Πώς συμπεριφέρεται σε κάθε φινίρισμα

Η αντίσταση επαφής σε έναν θόλο μετράται με μια καθορισμένη δύναμη ενεργοποίησης, επειδή η περιοχή επαφής μεγαλώνει καθώς ο θόλος εδράζεται πιο σκληρά στο μαξιλαράκι. Ο αριθμός σε ένα φύλλο δεδομένων είναι ένα σημείο σε μια καμπύλη, όχι μια σταθερά. Η μέτρηση τεσσάρων-καλωδίων με 1,5 φορές την ονομαστική δύναμη είναι η κοινή πρακτική του κλάδου και το ρεύμα που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση έχει επίσης σημασία - μια μέτρηση στα 10 mA είναι πιο αντιπροσωπευτική μιας λογικής εφαρμογής από μια στο 1Α.

Η συμπεριφορά στη ζωή είναι εκεί που τα τελειώματα διαχωρίζονται:

• Νικέλιο:ξεκινά μέτρια, παρασύρεται σταθερά προς τα πάνω καθώς δημιουργούνται επιφανειακές μεμβράνες και η επιφάνεια σκληρού νικελίου γυαλίζει ανομοιόμορφα στο σημείο επαφής. Αποδεκτό για συσκευές που βλέπουν μέτριους αριθμούς ενεργοποίησης και μικρή διάρκεια ζωής.
• Ασήμι:ξεκινά άριστα, υποβαθμίζεται περιβαλλοντικά. Σε καθαρό, σφραγισμένο αέρα, το ασήμι διατηρεί χαμηλή αντίσταση για πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής. Σε βιομηχανικό αέρα-που φέρει θείο ή κοντά σε εκροή καουτσούκ και πλαστικού, το ασήμι αμαυρώνει και η αντίσταση ανεβαίνει - συχνά ξαφνικά.
• Χρυσός:ξεκινά άριστα και μένει εκεί. Η αξία του χρυσού δεν είναι χαμηλότερος αρχικός αριθμός από το ασήμι. είναι η απουσία drift. Η μετρούμενη σταθερότητα κατά την ποδηλασία και την περιβαλλοντική έκθεση είναι ο λόγος για τον οποίο ο χρυσός καθορίζεται όπου η συμπεριφορά επαφής δεν πρέπει να αλλάξει.
• Κασσίτερος:ξεκινά μέτρια και παρασύρεται με οξείδωση και σε χαμηλή τάση το φιλμ οξειδίου του κασσιτέρου μπορεί να λειτουργήσει ως ανορθωτικό στρώμα. Ο κασσίτερος επιλέγεται για συγκολλησιμότητα και κόστος, όχι για σταθερότητα επαφής.

Οι περιβαλλοντικές δοκιμές που καθορίζουν την επιλογή επιμετάλλωσης

Τρεις περιβαλλοντικές συνθήκες προκαλούν το μεγαλύτερο μέρος της ζημιάς στις επιμεταλλωμένες επαφές του θόλου και η απόφαση επιμετάλλωσης θα πρέπει να ληφθεί εναντίον τους:

• Θείο και βιομηχανικά αέρια:Το ασήμι αμαυρώνει και ο λεπτός χρυσός πάνω από μια πορώδη απόθεση μπορεί να αφήσει τις μεμβράνες υποστρώματος να φτάσουν στην επιφάνεια. Οι στοίβες νικελίου και χρυσού-είναι οι ισχυρές απαντήσεις. εάν χρησιμοποιείται ασήμι, η εφαρμογή πρέπει να σφραγίζεται.
• Αλάτι και παράκτιος αέρας:το αλάτι επιταχύνει την ανάπτυξη του φιλμ σε εκτεθειμένες επιφάνειες. Ο χρυσός πάνω από το νικέλιο με τις άκρες της περιοχής επαφής να προστατεύονται από τη γεωμετρία του θόλου επιβιώνει καλύτερα. Το νικέλιο από μόνο του αρχίζει να εκκρίνεται υπό παρατεταμένη έκθεση σε αλάτι.
• Κύκλος θερμοκρασίας και υγρασία:η διαστολή και η συστολή των επιφανειών επαφής, καθώς και η συμπύκνωση, επιταχύνουν την ανάπτυξη του φιλμ και μπορούν να αναδιανείμουν την επιμετάλλωση στο σημείο επαφής. Ο συνδυασμός 85 μοιρών / 85% RH και θερμικού κύκλου είναι ο τυπικός έλεγχος για αυτήν την κατηγορία αστοχίας.

Οι τυπικοί κύκλοι θερμοκρασίας της μπαταρίας πιστοποίησης Shanyo - 500, 1000 ώρες στα 85/85, ψεκασμός αλατιού ανά ISO 9227 και μια δοκιμή έκθεσης σε θείο-- παράγει συγκρίσιμους αριθμούς στα τέσσερα φινιρίσματα και αυτοί οι αριθμοί αποτελούν την ειλικρινή βάση για μια απόφαση επιλογής.

Αντιστοίχιση επιμετάλλωσης με την εφαρμογή

Ο πρακτικός πίνακας επιλογής, με βάση τους τρόπους αποτυχίας παραπάνω:

• Τηλεχειριστήρια, παιχνίδια, οικιακές συσκευές:επινικελίωση. Το ρεύμα είναι-επίπεδο λογικής, η διάρκεια ζωής είναι μικρή σε ηλεκτρικούς όρους και το κόστος έχει σημασία. Το νικέλιο είναι η σωστή απάντηση για τη συντριπτική πλειοψηφία των πληκτρολογίων καταναλωτών.
• Τερματικά POS, συσκευές πληρωμής, υψηλής-πίνακες ενεργοποίησης:χρυσή λάμψη πάνω από νικέλιο. Οι εκατοντάδες χιλιάδες ενεργοποιήσεις και η απαίτηση να μην αλλάζει ποτέ η ηλεκτρική συμπεριφορά του πληκτρολογίου κάνουν το κόστος του χρυσού να αξίζει τον κόπο.
• Ιατρικές συσκευές και όργανα:χρυσός. Η επαφή βρίσκεται μέσα σε μια διαδρομή μέτρησης ή ελέγχου και η συσκευή πρέπει να συμπεριφέρεται πανομοιότυπα κατά τη διάρκεια των ετών λειτουργίας. Χρυσός πάνω από νικέλιο με τεκμηριωμένο πάχος είναι η τυπική προδιαγραφή.
• BMS αποθήκευσης ενέργειας, βιομηχανικοί πίνακες, εναλλαγή υψηλής-συχνότητας:χρυσό, με πάχος συντονισμένο στο περιβάλλον. Όπου το πάνελ είναι σφραγισμένο, αρκεί 0,1-0,3 μm. σε αεριζόμενα βιομηχανικά ντουλάπια, τα 0,3-0,5 μm προσθέτουν περιθώριο.
• Εσωτερικό αυτοκινήτου (μη-κρίσιμο):νικέλιο ή χρυσό-νικέλιο ανάλογα με τη θέση της μονάδας και την εγγύηση. Τοποθεσίες κάτω από το κάτω μέρος ή τις πόρτες-με μεγάλες εναλλαγές θερμοκρασίας δικαιολογούν το χρυσό.
• Εφαρμογές συγκολλήσεως και επαναροής:κασσίτερος, όπου ο θόλος είναι μέρος ενός συγκολλημένου συγκροτήματος και όχι μιας μηχανικής επαφής.

Εκπτώσεις κόστους και δυνητικών πελατών-Time Trade-

Το κόστος επιμετάλλωσης ακολουθεί το υλικό και τον έλεγχο πάχους που απαιτείται. Το νικέλιο είναι η βασική γραμμή και προσθέτει το λιγότερο στην τιμή του θόλου. Το ασήμι βρίσκεται κοντά στο νικέλιο σε σχέση με το κόστος, αλλά επιφέρει το βάρος των περιβαλλοντικών προσόντων. Ο χρυσός τιμολογείται με βάση το πάχος - το άλμα από 0,1μm σε 0,5μm πολλαπλασιάζει χονδρικά το κόστος επιμετάλλωσης, το οποίο σε ένα τμήμα μεγάλου-όγκου εμφανίζεται καθαρά στην τιμή μονάδας. Το ερώτημα της μηχανικής δεν είναι "είναι ο χρυσός πολύ ακριβός", αλλά "τι χρειάζεται πραγματικά η επαφή" και η ομάδα παραπομπών της Shanyo ζητά την ετήσια εκτίμηση ενεργοποίησης, το περιβάλλον και τις ηλεκτρικές προδιαγραφές πριν προτείνει ένα φινίρισμα.

Οι χρόνοι παράδοσης είναι παρόμοιοι στα φινιρίσματα - η επιμετάλλωση είναι μια παρτίδα και προσθέτει ημέρες, όχι εβδομάδες, σε μια σειρά θόλου. Ο μεγαλύτερος παράγοντας χρόνου-απόδοσης είναι η προσαρμογή εργαλείων για προσαρμοσμένη γεωμετρία, η οποία διαρκεί 2-3 εβδομάδες ανεξάρτητα από το φινίρισμα.

Επαλήθευση και ποιοτικός έλεγχος στο Shanyo

Κάθε παρτίδα με επιμεταλλωμένο θόλο στο Shanyo επαληθεύεται έναντι τεσσάρων ελέγχων: πάχος επιμετάλλωσης με φθορισμό ακτίνων Χ- στα δειγματοληπτικά μέρη, πρόσφυση με τράβηγμα ταινίας μετά από έναν κύκλο ψησίματος, αντίσταση επαφής με μέτρηση τεσσάρων- καλωδίων σε σταθερή δύναμη ενεργοποίησης και περιβαλλοντική έκθεση σε δείγματα παρτίδας. Τα αποτελέσματα καταγράφονται σε σχέση με τον κωδικό ίχνους της παρτίδας, ώστε ο πελάτης να μπορεί να αντλήσει τα δεδομένα επιμετάλλωσης για οποιοδήποτε κιβώτιο που έχει αποσταλεί. Για φινιρίσματα χρυσού και ασημιού, το πάχος μετράται ανά παρτίδα και καταγράφεται ως μέρος του πιστοποιητικού συμμόρφωσης - ο ισχυρισμός του φύλλου δεδομένων και η μετρούμενη τιμή είναι ο ίδιος αριθμός.

Για προγράμματα όπου η συστοιχία θόλου παρέχεται ως ασυστοιχία φύλλων θόλουαντί για χαλαρά μέρη, οι ίδιες εγγραφές επιμετάλλωσης ακολουθούν την παρτίδα της διάταξης και οι παράμετροι τοποθέτησης και κόλλας επαληθεύονται στο έτοιμο φύλλο. Ομεταλλικός θόλοςΗ οικογένεια προϊόντων στον ιστότοπο της Shanyo παραθέτει τα τυπικά φινιρίσματα και τις οικογένειες δυνάμεων. η ομάδα μηχανικών επιβεβαιώνει το σωστό φινίρισμα για μια νέα εφαρμογή σε σχέση με το πραγματικό περιβάλλον και τις ηλεκτρικές απαιτήσεις.

Η επιφάνεια ζευγαρώματος: Η επιμετάλλωση είναι η μισή επαφή

Η επαφή θόλου είναι ένας αρμός-με δύο όψεις και η πλευρά του μαξιλαριού έχει τόση σημασία με την πλευρά του θόλου. Ένας επιχρυσωμένος-θόλος σε γυμνό χάλκινο επίθεμα δεν παρέχει την αναμενόμενη σταθερότητα, επειδή η επιφάνεια του χαλκού οξειδώνεται και το οξείδιο κυριαρχεί στην αντίσταση της άρθρωσης εντός εβδομάδων από το σέρβις. Οι πρακτικοί κανόνες σύζευξης είναι απλοί στην αναφορά: χρυσοί ή ασημένιοι θόλοι συνδυάζονται καθαρά με χρυσό, ασήμι ή νικέλιο-πάνω από-χάλκινα μαξιλάρια. Οι θόλοι από νικέλιο συνδυάζονται με επιθέματα νικελίου ή κασσίτερου σε λογικά-επίπεδα φορτία. και οι επικασσιτερωμένοι-τρούλοι προορίζονται για επιθέματα κασσίτερου, συνήθως σε συγκροτήματα με συγκόλληση ή με υψηλό-ρεύμα. Όταν το φινίρισμα του μαξιλαριού έχει σταθεροποιηθεί από το σχέδιο της πλακέτας, θα πρέπει να γραφτεί στην προδιαγραφή θόλου - ένας θόλος που επιλέγεται έναντι ενός χρυσού μαξιλαριού συμπεριφέρεται διαφορετικά σε ένα τσίγκινο μαξιλαράκι και η διαφορά εμφανίζεται ως μετατόπιση στο χωράφι και όχι στο εργοστάσιο.

Η επιφανειακή μόλυνση είναι η αθόρυβη μεταβλητή στον ίδιο σύνδεσμο. Τα έλαια δακτυλικών αποτυπωμάτων, τα υπολείμματα ροής συγκόλλησης και οι σιλικόνες από τα κοντινά παρεμβύσματα μεταναστεύουν σε επιφάνειες επαφής με την πάροδο του χρόνου και το αποτέλεσμα εξαρτάται-το φινίρισμα: μια χρυσή επιφάνεια απομακρύνει τη μόλυνση καλύτερα από μια επιφάνεια νικελίου επειδή δεν σχηματίζει ένα αντιδραστικό φιλμ για να συνδεθεί ο ρύπος. Προγράμματα που συναρμολογούν πληκτρολόγια κοντά σε γλάστρες σιλικόνης ή στεγανωτικά RTV θα πρέπει να επιβεβαιώνουν το φινίρισμα του θόλου έναντι της εξάτμισης σιλικόνης, η οποία είναι μια γνωστή αιτία διακοπτόμενων αστοχιών επαφής σε φινιρίσματα από ασήμι και νικέλιο.

Έξι λάθη προδιαγραφών που εμφανίζονται αργότερα ως αστοχίες πεδίου

Με τα χρόνια των προγραμμάτων θόλου, τα ίδια λάθη στις προδιαγραφές επιμετάλλωσης επαναλαμβάνονται. Αξίζει να τα αναφέρουμε γιατί καθένα από αυτά είναι φθηνό να επισκευαστεί στο στάδιο της σχεδίασης και ακριβό στο πεδίο:

• Προσδιορίζοντας «επιχρυσωμένο» χωρίς πάχος.Το κόστος και η απόδοση ζουν και τα δύο στον αριθμό. Γράψτε 0,1-0,5 μm πάνω από το νικέλιο, διαφορετικά η ερμηνεία του προμηθευτή αποφασίζει για εσάς.
• Επιλέγοντας ασήμι μόνο για τη φρέσκια αντοχή του.Ο αρχικός αριθμός του Silver είναι το καλύτερο από τα κοινά φινιρίσματα, αλλά η περιβαλλοντική μετατόπιση είναι η πραγματική προδιαγραφή. Εάν το προϊόν δεν είναι σφραγισμένο, το ασήμι χρειάζεται προσόν σε σχέση με την πραγματική ποιότητα του αέρα.
• Παράθεση αριθμού αντίστασης επαφής χωρίς μέθοδο δοκιμής.Η δύναμη ενεργοποίησης, το ρεύμα και το σημείο μέτρησης καθορίζουν τον αριθμό. Μια προδιαγραφή χωρίς αυτές δεν μπορεί να επαληθευτεί.
• Αγνοώντας το φινίρισμα του μαξιλαριού.Το φινίρισμα του θόλου και το φινίρισμα του μαξιλαριού είναι μία ένωση. Ο καθορισμός του θόλου χωρίς το μαξιλάρι είναι ο καθορισμός μισού διακόπτη.
• Υποθέτοντας ότι ο παχύτερος χρυσός είναι πάντα καλύτερος.Πάνω από 0,5 μm, το αυξητικό κέρδος σταθερότητας είναι μικρό σε σχέση με το κόστος και σε ορισμένες διεργασίες βαρελιού τα παχιά κοιτάσματα χρυσού τραχύνουν την περιοχή επαφής. Το πάχος θα πρέπει να ακολουθεί τον προϋπολογισμό ενεργοποίησης και όχι τον κανόνα "περισσότερο είναι πιο ασφαλές".
• Δοκιμή φρέσκων επαφών αντί για παλιές.Το δείγμα πιστοποίησης που έχει σημασία είναι αυτό που δοκιμάστηκε μετά από περιβαλλοντική έκθεση, όχι αυτό που μετρήθηκε την ημέρα που τελειώνει η δεξαμενή επιμετάλλωσης. Ένα νέο-πάσο επικοινωνίας δεν σας λέει τίποτα για ένα προϊόν δύο-ετών-.

Η ανασκόπηση μηχανικής Shanyo ελέγχει κάθε εισερχόμενη προδιαγραφή θόλου σε σχέση με αυτά τα έξι σημεία πριν από την αναφορά. Το μεγαλύτερο μέρος της αξίας της κριτικής βρίσκεται στις ερωτήσεις που θέτει πίσω, επειδή οι απαντήσεις είναι οι πραγματικές προδιαγραφές.

Περίληψη: Πλαίσιο απόφασης, όχι τύπος

Η απόφαση επιμετάλλωσης συμπιέζεται σε τέσσερις ερωτήσεις. Τι ρεύμα και τάση αλλάζει πραγματικά η επαφή; Εάν το ρεύμα είναι αρκετά μεγάλο ώστε να εμφανίζεται αντίσταση επαφής στη συμπεριφορά του κυκλώματος, το φινίρισμα έχει σημασία. Σε ποιο περιβάλλον ζει το προϊόν; Οι σφραγισμένες καταναλωτικές συσκευές μπορούν να ανεχθούν το ασήμι και το νικέλιο. αεριζόμενες βιομηχανικές και εξωτερικές εγκαταστάσεις ωθούν προς το χρυσό. Ποια είναι η διάρκεια ζωής και ο προϋπολογισμός ενεργοποίησης; Οι μικρές ζωές και οι χαμηλές τιμές δεν χρειάζονται χρυσό. Και ποια είναι η ανοχή κόστους στο συγκεκριμένο κομμάτι; Ο χρυσός δικαιολογείται από τη σταθερότητα της επαφής, όχι από την αρχική απόδοση. Απαντήστε σε αυτές τις τέσσερις ερωτήσεις με αριθμούς και το τελείωμα επιλέγει μόνο του. Η ανασκόπηση μηχανικής της Shanyo εκτελεί ακριβώς αυτό το πλαίσιο σε κάθε προδιαγραφή εισερχόμενου θόλου και είναι διαθέσιμη σε πελάτες που αξιολογούν το ανταλλάξ-πριν από την επεξεργασία εργαλείων.