Sinuri ko ang data ng warranty para sa isang pulso-na pagod na fitness tracker at sinuri ko ang mga isyung iniulat sa lahat ng ibinalik na device. Ang contact resistance ng pogo pin contacts ay tumaas mula sa nominal na 25 mΩ hanggang 180 mΩ o kahit na naging open circuit.
Sinundan muna namin ang mga pogo pin sa pantalan. Maling assumption iyon. Noong naglabas kami ng mga device at sinubukan ang mga contact pad gamit ang XRF, karamihan sa ginto ay nawala - ang natitira ay oxidized nickel. Ang pogo pin pad area sa device ay tapos na sa parehong proseso ng ENIG gaya ng natitirang bahagi ng PCB: electroless nickel immersion gold, na may humigit-kumulang 0.07μm na ginto. Hindi ko ito kinuwestyon sa panahon ng pagsusuri sa disenyo. Umiiral ang ENIG upang protektahan ang mga solderable na ibabaw sa pamamagitan ng proseso ng pagpupulong, hindi para makaligtas sa mechanical contact cycling. Sa humigit-kumulang 200–400 dock-at-cycle, nawala ang 0.07μm gold layer na iyon.
Ang pag-aayos ay isang dedikadong cobalt-pinatigas na electroplated na ginto sa pad area na - 0.5μm minimum na higit sa 3μm electroless nickel, na tinukoy nang hiwalay mula sa board surface finish. Ang mga unit na binuo ayon sa detalyeng iyon ay hindi pa bumabalik kasama ang failure mode na iyon. Sinadya ko ang tungkol sa detalye ng pogo pad plating mula noon.
Ano ba talaga ang ibig sabihin ng "Matigas" at "Malambot".
Ang terminolohiya ay nakalilito dahil alinman sa termino ay hindi tumutukoy sa pisikal na pagproseso o kapal. Ang pagkakaiba ay komposisyon ng haluang metal.
Ang malambot na ginto ay purong ginto - 99.9% Au o mas mataas. Ang materyal ay likas na malambot dahil ang elemental na ginto ay likas na malambot. Ang knoop hardness para sa electroplated soft gold ay humigit-kumulang 60–90 KHN, depende sa bath chemistry at mga kondisyon ng deposito.
Ang matigas na ginto ay isang gintong haluang metal, halos palaging ginto-kobalt na humigit-kumulang 0.1–0.3% kobalt ayon sa timbang. Paminsan-minsan ay makakakita ka ng gintong-nickel alloy, ngunit ang cobalt ay mas karaniwan sa mga application ng connector. Ang kobalt ay namuo sa mga hangganan ng butil sa panahon ng pag-deposito, nakakaabala sa paglaki ng butil at gumagawa ng mas matigas, mas pinong-deposito. Ang Cobalt-pinatigas na ginto ay tumatakbo sa 130–200 KHN sa bawat detalye ng AMS 2422 - na humigit-kumulang dalawang beses sa tigas ng malambot na ginto, kung minsan ay higit pa.
Wear Life: Ang Data at Kung Ano Ang Talagang Sinasabi Nito sa Iyo
Para sa isang pogo pin pad, ang pagkakasunod-sunod ng pagkabigo ay halos palaging pareho: ang spring-na-load na tip ng pin ay humahadlang sa gintong layer sa mga paulit-ulit na cycle ng contact; ang ginto ay napupunta sa nickel underlayer; ang nickel ay nag-oxidize; tumataas ang contact resistance. Iyan ang nangyari sa produkto ng wristband sa itaas, mas mabilis lang kaysa sa inaasahan dahil masyadong manipis ang ginto para sa aplikasyon.
Sa isang pogo pin pad na may cobalt-hardened gold sa 0.5μm, wear-through under 100–200gf spring contact force ay karaniwang tumatakbo sa isang lugar sa 10,000–50,000 cycle range. Gusto kong maging tapat na malawak ang saklaw na ito, at ang spread ay tunay na - pin tip geometry ay mahalaga. Ang isang bilugan o crown{12}}tipped pogo pin ay namamahagi ng contact stress sa mas malaking lugar at nagpapahaba ng pad life kumpara sa flat o chisel tip sa ilalim ng parehong load. Sa aming sariling mga pagsubok sa pagbibisikleta na may 150gf at isang crown-tip pin, umabot kami sa humigit-kumulang 35,000 cycle sa 0.5μm cobalt gold bago makakita ng masusukat na pagtaas ng resistensya. Sa isang flat tip sa parehong puwersa, ang bilang ay bumaba nang mas malapit sa 8,000. Kung tumutukoy ka ng pogo pin pad at hindi mo alam kung anong geometry ng pin ang gagamitin ng iyong dock, naaangkop ang malawak na hanay - na paliitin ito kapag mayroon ka ng impormasyong iyon.
Mas mabilis ang pagsusuot ng malambot na ginto sa 0.5μm. Ang aming pagsubok ay naglagay ng malambot na gintong pad life sa humigit-kumulang 20–30% ng katumbas na cobalt-hardened gold sa parehong kapal at puwersa ng spring. Hindi iyon isang tumpak na numero at hindi ko tataya ang isang disenyo ng produkto dito nang hindi nagpapatakbo ng iyong sariling mga pagsubok - nagbabago ang ratio sa puwersa ng pakikipag-ugnay, rate ng pag-ikot, kapaligiran, at geometry ng pin. Ngunit pare-pareho ang direksyong konklusyon: para sa anumang aplikasyon na may makabuluhang cycle count, ang malambot na ginto ay nangangailangan ng alinman sa mas makapal na deposito o mas madalas na pagpapalit.
Ang threshold ng bilang ng cycle kung saan nagiging viable ang malambot na ginto ay talagang mababa ang - production test fixtures na nakakakita ng 50 contact cycle bago palitan, isang-gamit na diagnostic na accessory, pansamantalang sensor pad sa mga klinikal na setting. Sa ibaba ng ilang daang cycle, ang bentahe sa wear resistance ng matigas na ginto ay totoo ngunit karamihan ay hindi ginagamit, at nagbabayad ka para sa kakayahan na hindi ka mag-eehersisyo.
Ang Nickel Underlayer
Ang mga detalye ng pogo pad plating ay madalas na tumutuon sa uri at kapal ng ginto at hindi gaanong tinukoy ang nickel underlayer. Ang nickel ay gumagawa ng dalawang bagay: ito ay gumaganap bilang isang diffusion barrier na pumipigil sa ginto mula sa paglipat sa tansong substrate sa mataas na temperatura, at ito ay nagbibigay ng corrosion resistance kapag ang ginto ay tuluyang napupunta.
Ang ginto ay nagkakalat sa tanso. Kung walang harang na layer, ang paulit-ulit na thermal cycling ay unti-unting nauubos ang ginto mula sa tanso-gilid ng deposito, ang pagpapanipis ng epektibong layer ng ginto na mas mabilis kaysa sa mekanikal na pagkasuot lamang ang iminumungkahi. Ang electroless nickel sa hanay na 2–5μm, ayon sa IPC-4552 na mga alituntunin sa proseso, ay ang pamantayan para sa{11}mga aplikasyon ng pogo pad na pangkonektor. Sa ibaba ng 2μm, ang saklaw ng pinhole sa nickel layer ay lumilikha ng mga site kung saan ang tanso ay maaaring kaagnasan kapag ang ginto ay nagsuot o nasira. Sa itaas ng 5μm, ang stress sa deposito ng nickel ay nagsisimulang makaapekto sa pagdirikit sa interface ng ginto-nikel.
Ang iba pang isyu sa nickel ay ang nickel oxide ay isang mahinang electrical conductor. Kapag ang gintong layer sa isang pogo pin pad ay napuputol at ang ibabaw ng nikel ay nalantad sa halumigmig o nag-o-oxidizing na kapaligiran - eksakto sa mga kundisyong nakikita ng isang pulso-na device na - ang nickel ay nag-oxidize at ang resistensya ng contact ay tumataas, kahit na walang karagdagang mekanikal na pagkasira. Ito ang dahilan kung bakit ang pagkasira ng pad-ay karaniwang isang hindi-mabawi na kabiguan. Hindi mo malilinis ang iyong daan pabalik sa katanggap-tanggap na contact resistance kapag nalantad at na-oxidize ang nickel.
Kapal ayon sa Aplikasyon
Ang mga nasusuot ng consumer na nagcha-charge araw-araw ng - smartwatch, fitness tracker, earbuds - ay nag-iipon ng 300–600 dock cycle bawat taon. Sa loob ng tatlo-hanggang-apat na taon na buhay ng produkto, iyon ay 1,000–2,500 kabuuang cycle. Sinasaklaw ng Cobalt-na tumigas na ginto sa 0.3–0.5μm sa 3μm electroless nickel ang saklaw na ito. Tinukoy ko ang 0.3μm at pinatagal ito sa pamamagitan ng lifecycle ng produkto sa malinis na panloob na kapaligiran. Binabago ng pagkakalantad ng pawis ang pagkalkula - na asin ang nagpapabilis sa proseso ng kaagnasan sa sandaling mangyari ang anumang pagkasira ng ginto, kaya kung regular na nakikita ng bahagi ng pad ang balat, ang 0.5μm ay nagbibigay sa iyo ng makabuluhang karagdagang margin.
Mga medikal at pang-industriyang device na may mas mataas na-mga ikot ng pakikipag-ugnayan sa dalas - na diagnostic na mga handheld na nagdo-dock nang maraming beses bawat araw, kagamitan sa laboratoryo, mga interface ng docking ng istasyon ng pagsubok - warrant 0.5–1.0μm cobalt-pinatigas na ginto sa 3–5μm na nickel. Ang mga produktong pinupunasan ng isopropyl alcohol o quaternary ammonium disinfectant sa pagitan ng mga gamit ay nakikinabang sa mas makapal na ginto dahil ang mga kemikal na panlinis ay maaaring mapabilis ang surface micro-atake kahit na sa ginto, at ang mas makapal na deposito ay tumatagal ng mas matagal upang maabot ang pagkasira-. Nakakita ako ng mga pogo pin contact pad sa mga klinikal na handheld sa 0.5μm na nakikitang nasiraan ng loob sa 18 buwan ng pang-araw-araw na paggamit; ang parehong geometry sa 0.8μm ay gumaganap pa rin sa loob ng pagtutukoy sa puntong iyon.
Ang mga kagamitan sa pagsubok sa produksyon ay iba. Mataas ang bilang ng cycle, ngunit ang fixture ay nasa isang kontroladong kapaligiran, nasusuri, at napapalitan bilang maintenance item. 0.5μm hard gold sa 3μm nickel ang karaniwang detalye, at maraming fixture operator ang nag-iskedyul ng pagpapalit ng pad sa isang cycle count threshold sa halip na tumakbo hanggang sa mabigo.
Kailan Tukuyin ang Soft Gold
Solderability ay ang pangunahing kaso. Ang Cobalt-pinatigas na ginto ay lumilikha ng mga problema sa solder joint - na ang cobalt ay nakakasagabal sa flux chemistry at mahinang basa kumpara sa malambot na ginto o ENIG. Kung ang iyong pogo pin pad ay kailangang ibenta sa panahon ng pagpupulong sa halip na eksklusibong ginagamit bilang isang contact surface, ang malambot na ginto o ENIG ay tama para sa kinakailangan sa paghihinang. Ang tradeoff ay ang buhay ng pakikipag-ugnayan kung ang pad ay nakakakita din ng paulit-ulit na pagbibisikleta, na isang tunay na problema para sa ilang dalawahan-mga disenyong layunin.
Napakababang bilang ng ikot,-mga sensitibong gastos sa iba pang kaso. Kung ang pad ay tunay na makakita ng mas kaunti sa 200 contact cycle sa buong buhay nito, ang malambot na ginto sa sapat na kapal ay gumagana.
Isang argumento para sa malambot na ginto na aking itinulak pabalik sa higit sa isang beses: "kailangan lang nating makaligtas sa pagsubok sa lab, marahil 50 cycle, bago gumawa ng produksyon sa isang spec." Ang mga testing pad ay nakakakita ng higit pang mga cycle kaysa sa mas mabilis kaysa sa inaasahan - sa sandaling makuha ng mga customer ang kanilang mga kamay sa mga sample ng engineering, ang 50 ay nagiging ilang daan. Huminto ako sa pagtukoy ng malambot na ginto para sa mga sample ng engineering maliban kung ang proyekto ay may partikular na limitasyon sa gastos sa yugtong iyon.
Pagpapatunay sa Pagtutukoy
Ang mga spec ng gold plating ay madaling isulat sa isang drawing at madaling makaligtaan ang isang supplier sa produksyon nang walang sinumang nakakakuha nito.
Ang XRF (X-ray fluorescence) ay ang karaniwang hindi-mapanirang paraan para sa pag-verify ng kapal ng gold layer sa mga natapos na pogo pin pad. Mangangailangan ng XRF data sa papasok na inspeksyon - aktwal na mga sukat sa mga bahagi mula sa lote, hindi mga talaan ng paliguan mula sa tangke ng plating. Kung hindi ito maibigay ng isang supplier, hindi kumpleto ang kanilang kontrol sa proseso.
Ang Knoop o Vickers microhardness testing sa isang plating cross-section coupon ay nagpapatunay na ang gintong haluang metal ay talagang cobalt-pinatigas. Ang mga hanay ng katigasan ay hindi nagsasapawan: malambot na ginto (60–90 KHN) kumpara sa cobalt-pinatigas na matigas na ginto (130–200 KHN). Ang isang pagsukat mula sa isang test coupon na nakuha mula sa plating batch ay conclusive. Ang pagsubok ay mapanira, kaya ginagawa ito sa mga kupon kaysa sa mga natapos na bahagi. Ang sinumang seryosong tagapagtustos ng electroplating ay nagpapatakbo nito bilang bahagi ng kontrol sa kalidad ng paliguan; hingin ang data bilang bahagi ng iyong unang-pakete ng inspeksyon ng artikulo.
Salt spray sa bawat ASTM B117 o IEC 60068-2-11 ay may-katuturan para sa mga pad sa kinakaing unti-unti na kapaligiran. Ang ginto ay hindi naaagnas, kaya ang isang salt spray test run sa wear-through ay magpapakita sa iyo kung gaano kabilis bumababa ang pinagbabatayan ng nickel sa mga kondisyong pangkapaligiran na iyong sinusuri.
Mga Madalas Itanong
Sinasabi ng aking PCB house na maaari nilang gawin ang "connector gold" sa mga lugar ng pad. Pareho ba iyan sa pagtukoy ng cobalt-pinatigas na ginto nang hiwalay?
Hindi kinakailangan, at mahalaga ang pagkakaiba. Maraming mga fabricator ng PCB ang nag-aalok ng connector gold bilang isang add-, ngunit walang tahasang detalye ng uri ng alloy, tigas, at kapal ng nickel underlayer, ang makukuha mo ay nag-iiba. Ang ilang mga tindahan ay nagpapatakbo ng totoong cobalt-pinatigas na electroplated na ginto; iba plate soft gold sa connector kapal. Partikular na tanungin ang nilalaman ng cobalt, tigas (KHN) mula sa kanilang pinakabagong pagsubok sa paliguan, at data ng XRF sa mga sample na bahagi. Mayroon akong PCB-pinagsamang pogo pin pad gold na nasa ilalim ng-spec na 30–40% sa kapal sa papasok na inspeksyon. Hindi ito nahuhuli nang walang pagsukat.
Nakakaapekto ba ang kapal ng ginto sa paunang paglaban sa contact, o pangmatagalang{0}}performance lang?
Ang pangmatagalang-performance ay kung saan ito lumalabas. Ang ginto sa hanay ng kapal na 0.3–1.0μm ay nagpapakita ng parehong marangal na ibabaw ng metal sa contacting pin, kaya ang mga unang pagbabasa ng paglaban sa pakikipag-ugnay ay hindi nakikilala sa pagitan ng mga ito. Kung sinusukat mo ang mataas na resistensya ng contact sa mga bagong pogo pin pad, ang detalye ng plating ay malamang na hindi ang dahilan ng - check surface contamination, pin tip geometry, at spring force bago pumunta sa plating spec.
Paano ko isusulat nang tama ang spec ng plating sa isang drawing?
Minimum: uri ng gintong haluang metal, pinakamababang kapal, at pinakamababang kapal ng nickel underlayer na may isang normatibong sanggunian. Isang kumpletong callout ang mababasa: "Au (Co-hardened) min. 0.5μm over EN min. 3.0μm per IPC-4552 Class B." Mahalaga ang karaniwang reference dahil tinutukoy nito kung paano bini-verify at pinapatunayan ng supplier ang plating - ang "hard gold 0.5μm" na walang normative reference ay nag-iiwan sa paraan ng pagsubok na hindi natukoy at hindi ka binibigyan ng anumang pag-audit. Para sa mga kinakailangan sa automotive o aerospace traceability, ang AMS 2422 ay nagmamapa sa mga partikular na kinakailangan sa kadalisayan ng ginto at tigas na hindi saklaw ng IPC-4552.
Nagdidisenyo kami ng pogo pin contact pad para sa naisusuot na medikal na device. Anong mga pagbabago?
Ang materyal na detalye - cobalt-pinatigas na ginto sa electroless nickel - ay nananatiling pareho. Ano ang mga pagbabago ay ang pag-verify at traceability na istraktura sa paligid nito. Sa ilalim ng ISO 13485, ang electroplating ay isang espesyal na proseso, na nangangahulugan na ang supplier ay kailangang maging kwalipikado, at kailangan nilang panatilihin ang mga rekord ng proseso na maaari mong i-audit, hindi lamang magbigay ng panghuling data ng inspeksyon. Ang iyong file ng history ng disenyo ay nangangailangan ng dokumentasyon ng kwalipikasyon ng supplier, na iba sa kung ano ang kinakailangan para sa isang produkto ng consumer.
Ang biocompatibility ay sulit na pag-isipan kung mayroong anumang landas para sa pogo pin pad area upang makontak ang balat. Ang ginto ay biocompatible; ang nickel ay isang kilalang sensitizer at allergen sa malaking bahagi ng populasyon. Kung niruruta ng iyong mekanikal na layout ang pad area kahit saan malapit sa balat, tumukoy ng mas makapal na ginto upang maantala ang pagkasira-habang posible, o magdagdag ng palladium intermediate layer sa pagitan ng nickel at gold - na palladium ay nagbibigay ng karagdagang diffusion barrier at hindi itinaas ang parehong mga alalahanin sa biocompatibility gaya ng nickel. Karamihan sa mga naisusuot na medikal na disenyo ng pogo pad ay partikular na niruruta ang pad mula sa pagkakadikit ng balat upang maiwasan ang tanong na ito, at iyan ay sulit na magpasya nang maaga sa mekanikal na layout sa halip na i-retrofitting sa ibang pagkakataon.
Gaano kadalas dapat isama sa papasok na inspeksyon ang hardness verification kumpara sa XRF lang?
XRF bawat lot, tigas mula sa isang kupon sa unang artikulo at pagkatapos ay sa anumang dalas na kailangan ng iyong plano sa kalidad para sa patuloy na pagpapatunay ng proseso - karaniwang quarterly para sa isang supplier na may matatag, dokumentado na proseso at isang track record ng mga sumusunod na lot, mas madalas kung mayroong anumang kasaysayan ng pagkakaiba-iba ng bath chemistry. Magsasagawa rin ako ng hardness verification anumang oras na binago ng supplier ang kanilang plating bath chemistry o muling naglalagay ng bagong chemical lot, dahil direktang nakakaapekto ang komposisyon ng bath sa cobalt incorporation rate at samakatuwid ay ang hardness. Ang pag-abiso sa mga pagbabagong iyon ay sulit na ilagay sa kasunduan sa supply.
Makipag-ugnayan sa Amin Tungkol sa Detalye ng Iyong Pogo Pin Pad
Ang tamang pagtutukoy ng ginto para sa isang pogo pin pad ay kadalasang nauuwi sa tatlong bagay: pag-alam sa aktwal na bilang ng cycle, pag-unawa sa pagkakalantad sa kapaligiran, at pagsuri kung ano ang inihahatid ng supplier laban sa iyong tinukoy. Kung gumagawa ka sa pamamagitan ng isang desisyon sa detalye o nagde-debug ng problema sa paglaban sa pakikipag-ugnayan sa field, nakita ng engineering team sa [Dongguan Xinteng Electronics Co., Ltd.] ang maraming mga failure mode na ito at kadalasang masasabi sa iyo nang mabilis kung ang plating ang malamang na dahilan.
Makipag-ugnayan sa amin sa [xt@xtpogopin.com] kasama ang mga detalye ng iyong aplikasyon at kasalukuyang detalye. Kung kailangan mo ng sample na pogo pin pad sa iba't ibang hard gold at soft gold configuration para sa paghahambing na pagsubok, maaari naming ibigay ang mga ito - [pogo pin contact pad].
