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案例:請教USB連接器金手指氧化的來源
我們公司自從導入【Micro-USB】連接器後,問題可是接踵而來,除了一開始導入時發生焊錫開裂、零件掉落的問題外,現在還被客戶投訴有連接器金手指接觸面氧化不良的現象,之前也有發現比較輕微的綠色物質,後來不了了之,現在則是整個金面都變黑了,這到底是怎麼一回事?
把產品送去用EDS(Energy Dispersive Spectrometer,能量散射光譜儀)打完光譜分析,報告說氧化的聯接器上有C(碳)、O(氧)、Cl(氯)、Ni(鎳)、Cu(銅)、Zn(鋅)、Pd(鈀)、Au(金)、Na(鈉)、Ca(鈣)、Br(溴)等成分。
比較奇怪的竟然還打到了Cl(氯)、Na(鈉)、Ca(鈣)、Br(溴)。
特別說明一下,這些產品客戶已經使用一小段時間,但還在保固範圍內。
大家可以幫忙來看看這些元素可能來自哪裡?
- C(碳) :「碳」應該可以從空氣中的CO2中取得。
- O(氧) :「氧」應該也可以從空氣中取得。
- Cl(氯):懷疑可能為含鹽的食物污染,或是消毒水。
- Ni(鎳):「鎳」是連接器鍍金的間接材質,所以沒有問題。
- Cu(銅):「銅」是連接器金手指的基本材質,所以沒有問題。
- Zn(鋅):「鋅」可能來自於USB聯接器的金屬鍍層。
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Pd(鈀):「鈀」是連接器金手指的基本材質,所以沒有問題。這款聯接器的表面鍍層為0.05um的閃金(flash gold),底下為0.75um的鈀鎳(Pd/Ni)預鍍層。 看來金的厚度有點薄呢!
- Au(金):「金」是連接器金手指的金本鍍層,沒有問題。
- Na(鈉):懷疑可能運動飲料或含鹽的食物污染
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Ca(鈣):「鈣」通常來自於石灰,也用於某些食物上面,牛奶、乳製品以及有骨頭的食物也都富含鈣元素。
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Br(溴):可用於阻燃劑、汽油添加劑、殺蟲劑,但這些應該都已經被禁用了才對? 不過出來的地方是在連接器金手指的間隙。
▼EDS打出來的元素重量比,位置1~3都是氧化的金手指,位置4則是未氧化的金手指,位置5是金手指間沒有金屬鍍層的玻璃纖維材質。
▼EDS位置點1,氧化最嚴重的金手指。
▼EDS位置點2,氧化程度中等的金手指。
▼EDS位置點3,氧化程度輕微的金手指。
▼EDS位置點4,未氧化的金手指。
▼EDS位置點5,金手指間沒有金屬成份的玻璃纖維材質。
延伸閱讀:
按鍵金手指上的綠色污染物
連接器使用一段時間後掉落問題探討
案例:客訴問題處理(Problem Solving)-電路板油污
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訪客留言內容(Comments)
// Begin Comments & Trackbacks ?>呵呵,是有點猜測啦,因為元素分析有Cl(氯)、Na(鈉)、Ca(鈣)、Br(溴)等成分,就聯想到海水就有這些成分,Br(溴)就是從海水提煉的.Pd是鈀,不是鉛.熊大,要不要再做一次EDS分析阿,有些輕元素的質譜是很接近的.
我的看法如下:
1. 一定microusb 金手間的材料一般都用 PBT,PET 當主材,玻纖一般是加入強化強度與耐熱,所以你說中間無金屬位置的應不只是玻纖,可以在確認一下,如果像我說的PBT中含有 Br 我認為是正常的。
2. 氯納鈣 我想來源很多從自人手、自來水、製程、原材 都有可能會有,這個很難判定,如果可行先層別不良品訊號,看有沒集中特性在確認,不過我的經驗來料與flux都有出錯過, 來料水清沒完全與flux 爬上金手指。
以上 提供參考!
熊大~~
文中的Ni(鈉)<==應該是鎳0.0"
從光譜的分析來看,這些汙染物來自於"水"的可能性比較高
當然水的來源不一定是直接進水,環境濕度也是一個方向
再來從"看圖說故事"的方式解析
第一根pin有漏銅了,氧化物的生長通常都是從氧化點開始往外擴張
也有可能是因為使用者的使用方式/connector pin高翹/pin鍍金厚度..etc
導致第一根pin漏銅了,當然這些都是猜測!!!
或許問一下使用者在何種環境下使用or使用者的生活環境
能夠加速了解汙染物來源
想問一下是否已經過了reflolw process?Cl及Br很多是來源於flux,Br是鹵素,無鹵素物料一般定在900ppm以下就算是不含有了,故在EDX下仍能見到。如果用原材料直接做EDX對比會如何?
Connector pin 工作時可能的電壓
1 Vcc(4.75~5.25v)2 D-(0~2v)3 D+(0~2.7v)4 S(0v)5 G(0v)
或是
1G 2S 3D+ 4D- 5Vcc
在1跟2pin之間有著長時間的短路腐蝕現象,差一點第3pin也有(一條腐蝕線)
1.帶有鹽的成分入侵至connector內部(飲料,汗水之類)
2.廠商供應的connector有殘留沖壓金使用油漬
3.Flux應該無殘留~有的話會有白白的膏狀物(在50度溫以上後降溫到室溫,Flux偶而會有出現白膏狀
我猜測1+2成分較高
因客戶或許插著USB有一些時間,導致氧化區域很固定,1跟2pin金屬腐蝕還有氧化較嚴重,有可能是帶電下產生氧化與腐蝕
以上僅是猜測^^
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熊大:Pd 似乎是鈀, Pb才是鉛, 也還請確認,謝謝