CN211208718U - 连接器引脚、连接器和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种连接器引脚、连接器和电子设备，其中，该连接器引脚压接于电路板，连接器为压接型连接器，连接器引脚包括沿靠近电路板方向依次设置的铜基材、镍层、锡层和铟层。连接器引脚与电路板连接的一侧设置有铟层，该铟层具体位于连接器引脚的外层，铟层可以对连接器引脚起到保护作用，抑制锡须的生成，从而可以提高连接器引脚的质量，提高了连接器工作的可靠性，还可以使电子设备应用于更多的应用场景。

Description

连接器引脚、连接器和电子设备

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及到一种连接器引脚、连接器和电子设备。

背景技术

连接器是电子设备中不可缺少的部件，其作用是将电子设备的相关元器件进行电连接，以使得电流或者信号能够在相关元器件之间进行传递，因此，连接器的连接可靠性直接影响着电子设备的产品性能。连接器包括压接型连接器，即连接器与电路板之间压接连接。具体的，该连接器具有与电路板压接的引脚，以及固定该引脚的连接器本体，该引脚包括依次设置的铜(Cu)基材、镍(Ni)层和锡(Sn)层。上述压接于电路板的连接器引脚容易产生锡须，锡的晶须简称锡须，是一种能导电的头发状晶体，它能从固体物质的表面直接生长出来，形状类似胡须，容易导致电路短路。请参考图1和图2，其中图1示出了现有技术中连接器引脚产生锡须的实录图；图2示出了现有技术中连接器引脚产生锡须的示意图。锡须02从引脚01生长出来，如不同引脚01的锡须02出现搭接，或者引脚01的锡须02与另一个引脚 01搭接，都会出现短路情况，造成连接器的连接失效或者造成电子设备的损坏，导致电子设备的使用寿命降低。然而，一方面，为实现56G+高速传输，shadow via、双地引脚等技术的应用，使连接器引脚01之间的密度越来越高，最小间距只有0.2mm，短路风险越来越大；另一方面，连接器产品应用环境越来越恶劣，需要使用在空中铁塔、露天街道、潮湿海边或者交通运输等苛刻环境，上述环境也给连接器的引脚的锡须成长的速度提供了有利条件；综上，压接型连接器引脚的锡层的锡须引起产品短路或者暗短失效的风险越来越大，因此亟需研究出一种能够防止引脚产生锡须的引脚结构。

实用新型内容

本申请提供了一种连接器引脚、连接器和电子设备，以抑制连接器引脚的锡须的生成，从而可以提高连接器引脚的质量，提高了连接器工作的可靠性，提高电子设备的使用寿命。

第一方面，本申请提供了一种连接器引脚，该连接器引脚用于压接于电路板，连接器引脚包括依次设置的铜基材、镍层、锡层和铟层，且各层之间直接接触连接。

该技术方案中，连接器引脚与电路板连接的一侧设置有铟层，该铟层具体位于连接器引脚的外层，铟的化学性质较为稳定，不活泼，从而不易与空气中的氧气发生反应，也就无法生成致密的氧化层，从而有利于上述连接器引脚内部的应力的释放；而且，铟的延展性较好，也有利于上述连接器引脚内部的应力的释放，因此，本申请实施例中的连接器引脚内部的应力可以得到顺利的释放，则不会生成锡须，从而可以提高连接器引脚的质量，提高了连接器工作的可靠性，即使连接器的应用环境较为恶劣，也可以具有较为可靠的工作效果和使用寿命，因此该方案还丰富了电子设备的使用环境，提高了电子设备的使用寿命。

在具体设置上述连接器引脚时，各层可以为纯金属，也可以为金属合金。具体的上述铜基材可以为铜合金基材或者纯铜基材，上述镍层可以为镍合金层或者纯镍层，上述锡层可以为锡合金层或者纯锡层，上述铟层可以为铟合金层或者纯铟层。具体可以根据连接器引脚的其它要求选择合适的材质。

在具体设置上述各层结构时，各层的厚度不做严格要求，可以根据实际需求调整，具体在满足下述条件下，可以具有较好的效果。具体的，镍层的厚度可以为0.50μm～5.08μm；锡层的厚度可以为0.30μm～2.54μm；铟层的厚度为0.1μm～3.0μm。

在具体设置铟层时，可以使铟层的厚度为0.1μm～0.4μm。通过实验发现，铟层的厚度在该范围内，保护效果更好，且受到压力之后，具有较好的恢复效果。且铟层的厚度较薄，从而利用节省材料，降低成本。

在具体制作上述厚度为0.1μm～0.4μm的铟层时，可以利用闪镀的工艺将铟层固定于锡层远离镍层的表面。该实施例中，闪镀为电镀工艺中的一种，其工序时间较短，有利于提高连接器引脚的制作效率。

第二方面，本申请还提供了一种连接器，该连接器包括连接器本体和安装于该连接器本体的连接器引脚，该连接器引脚为上述任一技术方案中的连接器引脚，具体的，连接器引脚的铜基材、镍层、锡层和铟层依次设置。该连接器的连接器引脚不易出现短路问题，可靠性较高。

上述连接器的类型不做具体限制，可以为公端连接器，也可以为母端连接器，只要是需要压接于电路板的连接器，均适用本申请的技术方案。

第三方面，本申请还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述技术方案中的连接器。该连接器的连接器引脚不易出现短路问题，可靠性较高，从而电子设备的故障率较低。此外，连接器引脚不易产生锡须，因此本申请的电子设备还可以适应较为丰富的应用场景，使用寿命也较长。

附图说明

图1为现有技术中连接器引脚产生锡须的实录图；

图2为现有技术中连接器引脚产生锡须的示意图；

图3为本申请实施例中电路板组件的一种侧面结构示意图；

图4为本申请实施例中连接器引脚的一种结构示意图；

图5为图4所示连接器引脚的A处局部剖视放大示意图；

图6为本申请实验样品的一种俯视图；

图7为本申请一实验结果的实录图；

图8为本申请另一实验结果的实录图。

附图标记：

现有技术部分：

01-引脚； 02-锡须；

本实用新型部分：

1-电路板； 11-压接孔；

2-连接器； 21-连接器本体；

22-连接器引脚； 221-铜基材；

222-镍层； 223-锡层；

224-铟层； 3-方形样品；

31-测试区。

具体实施方式

以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

连接器用于将电子设备的相关元器件进行电连接，实现其连接作用必不可少的结构就是引脚，连接器引脚具体使该连接器连接于电路板，从而实现连接器的电信号传输功能。连接器与电路板的连接方式中，包括压接的连接方式，该类型的连接器称为压接型连接器。连接器包括连接器本体和固定于该连接器本体的引脚，引脚沿远离连接器本体方向包括依次连接设置的铜基材、镍层和锡层，其中锡层为最外层，直接与外界接触，并直接与电路板连接，锡层容易产生晶须，即锡须，锡须为导电材质，锡须不断随着时间增长。随着科技的发展，电子设备的工作环境也越来越趋于恶劣，例如使用在空中铁塔、露天街道或者潮湿海边等苛刻环境，上述环境给连接器引脚的锡须成长提供了有利条件。而连接器包括多个引脚，且随着技术发展，多个引脚之间的间距越来越短，锡须增长后，容易使相邻的引脚电连接，造成短路问题，导致信号传输效果差或者电子设备损坏。为解决上述问题，本申请提供了一种连接器引脚、连接器及电子设备。为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

本申请中的电子设备包括电路板组件，请参考图3，图3示出了本申请实施例中电路板组件的一种侧面结构示意图，该电路板组件包括电路板1和压接于该电路板1的连接器2，该连接器2包括连接器本体21和固定安装于该连接器本体21的连接器引脚22，该连接器引脚22压接于电路板1并与电路板1电连接。具体的，请参考图3，电路板1具有用于压接上述连接器引脚22的压接孔11，连接器引脚22压接于上述压接孔11。请参考图4～图5，图4 示出了本申请实施例中连接器引脚22的一种结构示意图，图5示出了图4所示连接器引脚 22的A处局部剖面放大图，连接器引脚22具有多种结构类型，例如鱼眼型连接器引脚、C 型连接器引脚、H型连接器引脚和实心连接器引脚等，图4示出的连接器引脚即为鱼眼型连接器引脚。本申请实施例中的连接器引脚22包括沿靠近上述连接器本体21方向依次设置的铜基材221、镍层222、锡层223和铟层224，也即由内到外依次为铜基材221、镍层222、锡层223和铟层224。具体的，上述镍层222形成于铜基材221的表面，上述锡层223形成于镍层222远离铜基材221的表面，上述铟层224形成于锡层223远离镍层222的表面。该方案中，在锡层223远离镍层222的一侧还设置有铟层224，铟层224可以对连接器引脚22 起到保护作用，抑制锡须的生成，从而可以提高连接器引脚22的质量，降低了接器引脚22 的短路风险，提高了连接器2工作的可靠性，还可以使电子设备应用于更多的应用场景，提高电子设备的使用寿命。

上述压接式连接器引脚22的制作过程可以包括，先利用铜合金带原材料制作铜基材，具体可以利用模具冲压工艺的到连接器引脚的基本结构。该步骤则可以确定该连接器引脚22的具体结构为鱼眼型连接器引脚、C型连接器引脚、H型连接器引脚或实心连接器引脚，冲压后的连接器引脚22的基本结构中，一端位于连接器本体21内，另一端用于与电路板1进行压接连接。对上述与电路板1进行压接的一端进行电镀处理，在上述连接器引脚22的铜基材表面依次电镀形成镍层222、锡层223和铟层224，从而形成连接器引脚22。

当铜基材221与锡层223直接接触时，会生成金属间化合物(Inter-MetalCompound，简称IMC)，金属间化合物的生成速度较快。因此，在铜基材221与锡层223之间设置有镍层 222，而镍层222和锡层223之间也会生成金属间化合物。且生成的金属间化合物通常为不均匀的结构，且金属间化合物与锡层223之间的物质特性具有一定的差异，例如两者的膨胀系数不同，在连接器2工作时，会产生一定的热量，从而导致在金属间化合物与锡层223之间产生内应力；此外，锡层223远离镍层222的一侧与空气接触，锡层223与空气中的氧气发生氧化反应，从而在远离镍层222的表面容易生成氧化锡层，由于该氧化锡层具有致密性，因此，上述金属间化合物与锡层223之间的内应力难以释放。当内应力达到一定程度后，内应力集中区域的锡被由内向外的推出，从而产生锡须。本申请实施例中，铟的化学性质较为稳定，不活泼，从而不易与空气中的氧气发生反应，也就无法生成致密的氧化层，从而有利于上述内应力的释放；而且，铟的延展性较好，也有利于上述内应力的释放，因此，本申请实施例中的连接器引脚22内部的应力可以得到顺利的释放，则不会生成锡须，从而可以提高连接器引脚22的质量，提高了连接器2工作的可靠性，即使连接器2的应用环境较为恶劣，也可以具有较为可靠的工作效果，因此该方案还丰富了电子设备的使用环境。

具体设置上述连接器引脚22时，各层的材质不做具体限制，铜基材221指的是基材中金属铜的质量含量最高，同样，镍层222指的是层结构中金属镍的质量含量最高，锡层223指的是层结构中金属锡的质量含量最高，铟层224指的是层结构中金属铟的质量含量最高，具体可以为纯金属，也可以为合金材料。其中，铜基材221可以为铜合金基材，也可以为纯铜基材，镍层222可以为镍合金层，也可以为纯镍层，锡层223可以为锡合金层，也可以为纯锡层，铟层224也可以为铟合金层或者纯铟层。具体可以根据连接器引脚22的其它要求选择合适的材质。

在具体设置上述连接器引脚22时，各层的厚度可以根据需求设置，例如，位于铜基材 221与锡层223之间的镍层222，用于隔离铜基材221和锡层223，镍层222的厚度d₁可以满足0.50μm≤d₁≤5.08μm，该范围内的镍层222可以较为有效的隔离铜基材221和锡层223，镍层222的厚度越大，隔离效果越好。具体的，镍层222的厚度可以为0.60μm、0.80μm、1.00μm、1.20μm、1.30μm、1.45μm、1.50μm、1.80μm、2.00μm、2.30μm、2.45μm、2.50μm、2.80μm、 3.00μm、3.30μm、3.50μm、3.76μm、4.00μm、4.12μm、4.34μm、4.50μm或者4.87μm、5.00μm，此处不进行一一列举。

锡层223用于保护铜基材221，其厚度相对于镍层222的厚度，可以设置的较小，具体锡层223的厚度d₂可以满足0.30μm≤d₂≤2.54μm，该厚度的锡层223可以具有较好的保护效果，锡层223的厚度越大，保护效果越好。具体的，锡层223的厚度可以为0.35μm、0.40μm、0.48μm、0.5μm、0.55μm、0.61μm、0.80μm、1.00μm、1.23μm、1.50μm、1.75μm、2.00μm或者2.30μm，此处不进行一一列举。

铟层224用于保护上述连接器引脚22的各层结构，其厚度越大，保护效果越好，但是，为了节约材料，降低成本，铟层224的厚度无需设置的过大，具体的，铟层224的厚度d₃可以满足0.1μm≤d₃≤3.0μm，具体可以为0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.8μm、1.0μm、1.2μm、1.3μm、1.5μm、1.6μm、1.8μm、2.0μm、2.1μm、2.4μm、2.5μm、2.7μm或者2.9μm，此处不进行一一列举。经过发明人的实验和数据分析，铟层224的厚度d₃可以满足0.1μm≤d₃≤0.4μm，具体可以为0.15μm、0.18μm、0.20μm、0.22μm、0.25μm、0.28μm、0.3μm、0.34μm、0.35μm 或者0.38μm，虽然铟层224的厚度很小，但是其保护效果仍然很可靠，因此，可以将铟层224 的厚度设置的较薄，既可以节约材料，降低成本，还可以采用闪镀的工艺在锡层223远离镍层222的表面制作铟层224，简化降低工艺，节约制造时间。

申请实施例中，各层的制作工艺不做具体限制，具体可以使镍层222、锡层223和铟层 224依次电镀于铜基材221表面。采用电镀工艺制作的各层厚度较为均匀，且工艺较为简单。

可选的实施例中，上述连接器2的具体类型不限，可以为母端连接器，也可以为公端连接器，只要是压接于电路板1的连接器2，都为本申请实施例中的连接器2。上述连接器本体 21指的是连接器2除了与电路板1连接的连接器引脚22以外的结构，可以包括基座、与其他连接器连接的连接口以及内部的电子器件等结构，此处不进行一一列举，本申请对此也不进行限制。

以下列举发明人做的两个具有代表性的实验分析结果。一个实验中，取厚度为0.2mm的铜基材221，请参考图6，图6示出了本申请实验样品的一种俯视图，裁成3cm X 3cm的方形样品3，铜基材221样品经过除油清洁和酸洗流程，再进入镀镍槽进行电镀，在铜基材221 电镀形成镍层222，镍层222的厚度为1.5±0.1μm；电镀镍层222之后的样品进入镀锡槽进行电镀，在镍层222远离铜基材221的一侧电镀形成镍层222，镍层222的厚度为1.0±0.1μm；电镀锡层223之后的样品中，第一组为现有技术的方案，作为对照组，第二组进入镀铟槽进行电镀，在锡层223远离镍层222的一侧电镀形成铟层224，铟层224的厚度为1.0±0.1μm，为本申请的方案，作为实验组；制作完成的样品经过水洗烘干，方形样品3中间1cm X 1cm区域作为测试区31，用作锡须激发实验压痕测试。在测试区31设置a、b、c、d和e五个测试点，从而利用荧光测量仪测试图6所示的a～e五个测试点，以控制镀层的厚度。

对第一组样品和第二组样品分别进行锡须激发压痕测试，用扫描电子显微镜SEM观察压痕整体形貌及边缘锡须状况，观察后的样品利用烘箱在150℃烘烤24小时，再进行扫描电子显微镜SEM观察；其结果如图7所示，图7示出了本申请一实验结果的实录图，烘烤前，现有技术的第一组样品的压痕周围布满锡须，最长达到21μm，而本申请中的第二组样品的压痕周围没有观察到锡须的生长；烘烤后，现有技术的第一组样品压痕周围的锡须生长速度明显加快，最长的锡须达57μm，而本申请中的第二组样品的压痕周围仍没有观察到锡须生长的迹象；与现有技术的样品相比，本申请实施例中的样品对防止锡须生长的改善效果非常明显。

另一个实验中，制作样品的过程基本一致，区别仅在于制作第二组样品时，采用闪镀工艺制作铟层224，闪镀工艺制作的铟层224厚度为0.3±0.1μm。该实验的实验过程也与上一实验的过程相同。

请参考图8，图8示出了本申请另一实验结果的实录图，该实验中，本申请的方案中的样本在烘烤前后都没有观察到任何锡须的生长迹象，改善效果100％；而本次试验中采用闪镀制作铟层224，铟层224的厚度仅为0.3μm左右，请参考图8，其锡须的改善效果仍非常明显，而且模型烘烤后，压痕变得非常不明显。可见，虽然铟层224的厚度很小，但是其保护效果仍然很可靠，因此，可以将铟层224的厚度设置的较薄，既可以节约材料，降低成本，还可以采用闪镀的工艺在锡层223远离镍层222的表面制作铟层224，简化降低工艺，节约制造时间。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种连接器引脚，用于压接于电路板，其特征在于，包括铜基材、形成于所述铜基材表面的镍层、形成于所述镍层远离所述铜基材的表面的锡层，以及形成于所述锡层远离所述镍层的表面的铟层。

2.根据权利要求1所述的连接器引脚，其特征在于，所述铜基材为铜合金基材或者纯铜基材，所述镍层为镍合金层或者纯镍层，所述锡层为锡合金层或者纯锡层，所述铟层为铟合金层或者纯铟层。

3.根据权利要求1所述的连接器引脚，其特征在于，所述镍层的厚度为0.50μm～5.08μm。

4.根据权利要求1所述的连接器引脚，其特征在于，所述锡层的厚度为0.30μm～2.54μm。

5.根据权利要求1所述的连接器引脚，其特征在于，所述铟层的厚度为0.1μm～3.0μm。

6.根据权利要求5所述的连接器引脚，其特征在于，所述铟层的厚度为0.1μm～0.4μm。

7.根据权利要求1所述的连接器引脚，其特征在于，所述铟层闪镀于所述锡层远离所述镍层的表面。

8.一种连接器，其特征在于，如权利要求1～7任一项所述的连接器引脚，以及连接器本体，所述连接器引脚固定安装于所述连接器本体。

9.根据权利要求8所述的连接器，其特征在于，所述连接器为公端连接器或者母端连接器。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的连接器。

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