Современная электроника №3/2020

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 31 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2020 Рис. 1. Область контактирования (а) и зависимость контактного сопротивления от количества контактных точек (б) Рис. 2. Количество пор в золотом покрытии разной толщины Рис. 3. Твёрдость по Виккерсу разных покрытий и металлов (выделена твёрдость химического никеля компании Umicore Co) мени контактного сопротивления наи- более пригодны золотые покрытия, так как золото в большинстве сред не всту- пает в реакцию с химическими веще- ствами и при достаточной толщине сохраняет свою проводимость в тече- ние длительного времени. При этом гальваническое покрытие из чистого «мягкого» золота имеет в 3 раза более низкое контактное сопротивление, чем «твёрдое» золото с добавками кобальта или никеля [13]. Коррозионная стойкость Требования ккоррозионнойстойкости радиочастотных соединителейпостоян- ноповышаются. Для защитыот коррозии используют покрытия из благородных металлов: золота, серебра и палладия, а такжеиз устойчивыхккоррозии «пассив- ных» металлов: никеля, хрома. Коррози- онная стойкость «пассивных» металлов обусловленаприсутствиемнаихповерх- ноститонкой (толщинойнескольконано- метров) плёнкиокислаилинитрида, кото- рая действует как защитныйбарьермежду металлом и окружающей средой и пре- пятствует более глубокой коррозии [24]. Наибольшую коррозионную стойкость имеютпокрытияиз золотаихимическо- го никеля [1, 4, 9–17]. Коррозионная стойкость любых покрытий зависит от их пористости. Поры открывают путь к основному мате- риалу, создавая возможность его окис- ления и коррозии. Пористость является функцией большого числа перемен- ных и во многом зависит от толщины и структуры покрытий, а также от соста- вов электролитов и режимов осажде- ния. В работе [5] показано, что в золо- том покрытии толщиной менее 0,25 мкм присутствуют тысячи микроскопиче- ских пор, хотя внешне оно выглядит непрерывным. В покрытиях золотом с добавкой 0,1% кобальта при пористости 2–100 пор/см 2 и диаметре поры 7,5 нм их объём составляет 0,5% [12]. Коррозионная стойкость покрытий возрастает при увеличенииих толщины. По мере увеличения толщины покрытия в нём уменьшаются количество и раз- меры пор (см. рис. 2 и табл. 2) [23, 25]. Золотое покрытие большой толщины (более 1,25 мкм) без пор обеспечива- ет исключительно высокую защиту от коррозии [25]. Наиболее эффективны золотые покрытия для соединителей, работающих при высоких температу- рах (более +125°C). В этом случае тол- щины покрытий золота и никеля долж- ны быть увеличены [11]. Износостойкость Важнейшими параметрами радиоча- стотных соединителей являются усилия соединения и рассоединения вилки и розетки и гарантированное количе- ство таких соединений. При сочлене- нии внутренних и наружных контак- тов вилки и розетки происходит износ покрытия их поверхностей. Степень износа в значительной степени зависит от твёрдости покрытия. Значения твёр- дости по Виккерсу (HV, кг/мм 2 ) некото- рых покрытий и металлов приведены на рисунке 3 [8]. Твёрдость покрытий зависит от их состава, технологии получения и мето- дики измерения. Поэтому для одного и того же вида покрытия величины твёр- дости, приводимые разными компани- ями, значительно отличаются. Прежде всего, это касается химического никеля, в котором содержание фосфора может составлять от 3–4 до 12–13%. Твёрдость химического никеля уменьшается при снижении в нём содержания фосфора. В результате термической обработки твёрдость резко возрастает до 1000 HV при всех содержаниях фосфора [16]. Поверхность покрытия из чистого «мягкого» золота из-за пониженной твёрдости более подвержена царапинам Таблица 2. Пористость золотых покрытий разной толщины Толщина золотого покрытия, мкм Количество пор на 1 см 2 0,10…0,25 600–1000 0,38…0,50 15–100 0,75…1,0 1–5 Контактное сопротивление 0 20 40 60 80 100 120 Количество контактных точек Толщина золота, мкм Количество пор 0 1.27 2.54 500 400 300 200 100 0 а б Твёрдость по Виккерсу, HV 600 500 400 300 200 100 0 Блестящий никель Палладий-никель 20/80 Никель-фосфор Umicore Co Химический никель «Белая бронза» «Жёлтая бронза» Матовый никель Латунь Медь Серебро Олово Олово-цинк 600 600 570 550 550 400 300 170 100 100 50 50