Katte paksuse mõju hõbetatud{0}}kontaktide elueale

Ag Plated Contacts mängib olulist rolli signaali ja energia edastamisel elektroonikaseadmetes. Praktilistes rakendustes mõjutab hõbetatud elektrikontakte sageli kulumine, mis võib põhjustada kontakti takistuse suurenemist ja isegi rikkeid. Hõbe (Ag) on ​​oma suurepärase elektri- ja soojusjuhtivuse ning korrosioonikindluse tõttu ideaalne materjal elektriliste kontaktide pinnakatteks. Ag-katte paksuse mõju elektrilise kontakti elueale on aga endiselt halvasti iseloomustatud probleem. Selles artiklis uuritakse eksperimentaalselt erineva paksusega Ag-katete elektrilist eluiga kulumistingimustes.

2.1 Proovi ettevalmistamine
Katseproovid olid risti{0}}silindrilised hõbedased elektrikontaktid, mis olid valmistatud CuSn4 pronksisulamist (sisaldavad 4% tina). Difusioonibarjäärina kaeti substraadi pinnale 2 μm paksune nikli (Ni) kiht, millele järgnes neli erinevat paksust puhast Ag: 1, 3 μm, 2 μm, 4 μm ja 5 μm.

2.2 Katsetingimused
Temperatuur: 23 kraadi
Suhteline õhuniiskus: 10%
Sagedus: 30 Hz
Tavaline jõud: 3 N

2.3 Katsemeetod
Katsed viidi läbi, kasutades kulumistesti. Hõbedaga kaetud kontakti eluiga määrati kontakttakistuse muutuste jälgimise teel. Kontakti rike määrati, kui kontakttakistus ületas 10 korda esialgse takistuse.

3.1 Plaadi paksuse mõju elektrilisele elueale
Katsetulemused näitavad, et hõbetatud kattekihi paksus mõjutab oluliselt hõbetatud bimetallkontaktide eluiga:
1,3 μm plaatimine: elektriline eluiga oli kõige lühem, umbes 5 × 10⁴ katkestustsüklitega;
2 μm plaatimine: elektriline eluiga oli ligikaudu 1 × 10⁵ võnketsüklit;
4 μm plaatimine: elektriline eluiga oli ligikaudu 2 × 10⁵ võnketsüklit;
5 μm plaatimine: elektriline eluiga oli pikim, ületades 3 × 10⁵ kattetsüklit.

3.2 Katte kulumismehhanismide analüüs
Skaneeriva elektronmikroskoopia (SEM) vaatlused näitasid, et hõbedase katte kulumise peamised ilmingud on järgmised:
Kulumisviga: katte pinnale ilmuvad kulumisjäljed ja hõbedakiht õheneb järk-järgult, kuni niklikiht paljastub.
Oksüdatsioonitõrge: hõbedakihile tekib oksiidkile, mis suurendab kontakti takistust.
Katte paksuse suurenemisega pikeneb kulumisaega ja oksüdatsioonitõrke mõju väheneb, parandades seeläbi elektrilist eluiga.

3.3 Elektrilise eluea ja katte paksuse vahelise seose mudel
Katseandmete põhjal loodi seosmudel elektrilise eluea (N) ja hõbedase katte paksuse (t) vahel:
N=k⋅tⁿ

kus k on materjali konstant ja n on eksponentsiaaltegur. Sobivustulemused näitavad, et n ≈ 1,5, mis näitab, et elektriline eluiga pikeneb katte paksusega mittelineaarselt.

Hõbedatava kattekihi paksus mõjutab oluliselt selle eluigaHõbetatud elektrilised kontaktid; mida paksem on hõbedakiht, seda pikem on eluiga.

Loodi kvantitatiivne seos plaadistuse paksuse ja elektrilise eluea vahel, mis annab aluse elektrikontaktide projekteerimiseks.
Praktilistes rakendustes on kulude ja jõudluse tasakaalustamiseks soovitatav valida sobiv hõbedakatte paksus, lähtudes töökindlusnõuetest.