中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)
China Electronic Components Association
聯(lián)系人：李鋒
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連接器的可持續(xù)電鍍2003年出臺(tái)的首批RoHS法規(guī)引發(fā)了整個(gè)電子行業(yè)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的興趣。雖然大多數(shù)注意力都集中在從焊料中去除鉛，但連接器行業(yè)還面臨著額外的挑戰(zhàn)，特別是消除鎘和鉻鍍層。鎘是軍事、航空航天、運(yùn)輸和工業(yè)應(yīng)用的常用鍍層，這些應(yīng)用需要耐腐蝕性并在所有天氣條件下保證性能。
使用具有各種保護(hù)表面鍍層的鋁開發(fā)新的金屬連接器本體。這些設(shè)計(jì)可以提供耐腐蝕性、電磁干擾（EMI）屏蔽和外觀選擇（包括啞光顏色）的多種組合。
鎘的常用替代品包括：·鍍錫鋅是為極端環(huán)境中的軍事應(yīng)用而開發(fā)的。它被認(rèn)為是性能最高的鎘替代品。它具有高導(dǎo)電性（< 5mΩ）和耐腐蝕性（靜態(tài)500小時(shí)/循環(huán)鹽霧 5天）。它具有啞光灰色、不反光飾面，并提供鎘級(jí)保護(hù)。
·鋅鎳電鍍是適用于工業(yè)、建筑和運(yùn)輸應(yīng)用的高性能解決方案。它提供高水平的EMI屏蔽，額定靜態(tài)鹽霧500小時(shí)。
·鋅鈷電鍍也用于工業(yè)、建筑和運(yùn)輸行業(yè)，但耐腐蝕性低于鋅鎳。它為信號(hào)完整性提供了良好的EMI 屏蔽水平。
·黑鋅鎳是一種經(jīng)濟(jì)高效的替代品，可為裸露的連接器表面提供持久的耐腐蝕性。它用于航空航天、地面運(yùn)輸和海洋應(yīng)用。它提供與鎘相同級(jí)別的環(huán)境保護(hù)、工作溫度范圍和電氣性能。
·環(huán)氧氨基甲酸乙酯漆鍍層具有非常高的耐腐蝕性，專為鐵路應(yīng)用而開發(fā)。它不提供高水平的EMI保護(hù)，通常不用于信號(hào)完整性是一個(gè)重要考慮因素的地方。
PCR 和 PIR 回收料
回收料和生物塑料是提高連接器本體和其他連接器組件可持續(xù)性的兩種方法?；厥樟嫌袃煞N方法：
消費(fèi)后回收料（PCR）塑料是從回收廠收集的塑料材料，如瓶子，用于清潔、加工和研磨，然后重新添加到制造流程中。連接器制造商通常不使用 PRC 塑料。
后工業(yè)回收料（PIR）塑料是從制造過程中回收的。PIR塑料包括制造過程中的防水板和其他廢塑料，以及不符合規(guī)格的不合格成品零件。一些連接器制造商將40%的回收料用于塑料外殼等各種組件（圖1）。PIR塑料的使用以兩種方式幫助可持續(xù)發(fā)展;它減少了原始材料的使用和與生產(chǎn)該材料相關(guān)的環(huán)境問題，并減少了制造過程中的浪費(fèi)。
生物塑料
生物塑料不一定是可生物降解的，也不一定使用可再生有機(jī)資源制成。它們以三種方式定義：
·由從植物或動(dòng)物等可再生生物資源中獲得的有機(jī)大分子制成，可能可生物降解，也可能不可生物降解
·由石油資源制成，完全可生物降解
·由有機(jī)大分子和石油資源組合而成，可能可生物降解，也可能不可生物降解
生物聚酰胺
生物基聚酰胺410塑料已上市，由至少70%的蓖麻籽可再生材料制成。這種材料結(jié)合了短鏈和長(zhǎng)鏈聚酰胺的性能優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的聚酰胺66（PA66，也稱為尼龍66）相比，這種生物基替代品具有卓越的機(jī)械性能和防潮性，同時(shí)具有良好的美觀性。生物基聚酰胺EcoPaXX用于符合USCAR 050標(biāo)準(zhǔn)的密封和非密封連接器系統(tǒng).
100%生物基高溫聚酰胺專為連接器應(yīng)用而開發(fā)。它符合國(guó)際可持續(xù)發(fā)展和碳認(rèn)證（ISCC）要求。ISCC是一個(gè)全球適用的可持續(xù)發(fā)展認(rèn)證體系，涵蓋所有可持續(xù)原料，包括農(nóng)林業(yè)生物質(zhì)、循環(huán)和生物基材料以及可再生能源。這種材料是ISCC+認(rèn)證的質(zhì)量平衡解決方案，可提供與傳統(tǒng)材料相同的特性、性能和質(zhì)量。其生產(chǎn)產(chǎn)生的碳足跡比相應(yīng)的化石基塑料低50%。
這種100%生物基高溫聚酰胺專為具有高引腳數(shù)、間距小于0.3mm、壁厚低至0.1mm的微型連接器而設(shè)計(jì)。其熱規(guī)格使其適用于無(wú)鉛焊接工藝，并且它是一種30%的玻璃纖維增強(qiáng)材料，旨在提供高水平的強(qiáng)度和延展性。
增 長(zhǎng)
空間雖然連接器行業(yè)多年來一直在使用生物塑料，但其采用過程仍處于相對(duì)早期的階段。總體而言，生物塑料產(chǎn)量?jī)H占全球每年超過3.5億噸塑料消費(fèi)量的1%左右。生物基塑料目前最大的應(yīng)用是包裝，占市場(chǎng)的50%以上。各種類型的生物塑料的使用正在激增。例如，預(yù)計(jì)未來幾年生物聚丙烯的使用量將增長(zhǎng)6倍。如今，連接器等多種電子應(yīng)用僅占生物塑料使用量的2%左右。生物塑料（和PIR塑料）在提高連接器的可持續(xù)性方面有很大的發(fā)展空間。
納米晶金屬觸點(diǎn)
在連接器中使用納米晶鎳合金可以大大減少金的使用。開采和精煉黃金對(duì)環(huán)境有重大的負(fù)面影響，可以使用生命周期評(píng)估（LCA）來計(jì)算。黃金的LCA 影響相當(dāng)于每金衡盎司開采800千克二氧化碳。鎳的LCA影響為0.4kg CO2/金衡盎司，而納米晶鎳合金的LCA影響為 0.2kg CO2/金衡盎司。納米晶鎳合金的低 LCA 影響是兩個(gè)因素的結(jié)果;它可用于更薄的鍍層以達(dá)到相同的性能水平，其制造使用 100%回收的鎢。
一家連接器制造商已將其高可靠性連接器某些產(chǎn)品線上的金觸點(diǎn)替換為納米晶金屬觸點(diǎn)。納米結(jié)構(gòu)金屬涂層很容易集成到連接器制造中，因?yàn)樗鼈兪峭ㄟ^傳統(tǒng)的互連電沉積工藝沉積的。用納米晶金屬代替黃金減少了所用材料（尤其是黃金）對(duì)環(huán)境的影響，相當(dāng)于每年平均減少780萬(wàn)公斤的二氧化碳排放。
納米結(jié)構(gòu)銀
納米結(jié)構(gòu)銀是為電動(dòng)汽車（EV）應(yīng)用中的高性能、高功率連接器而開發(fā)的。電動(dòng)汽車應(yīng)用包括需要低、穩(wěn)定接觸電阻和高耐用性的充電器連接器，以及需要更高額定溫度的電動(dòng)汽車動(dòng)力總成和電源系統(tǒng)中的高壓連接器。在耐用性方面，納米結(jié)構(gòu)銀材料的硬度約為純銀的兩倍。它在5N插拔力的EV連接器上進(jìn)行了5000次循環(huán)的磨損耐久性測(cè)試，在 5μm厚處幾乎沒有磨損。盡管厚度增加了4倍，但傳統(tǒng)的鍍銀工藝經(jīng)歷了較深的磨損，并暴露了銅基板。納米結(jié)構(gòu)銀的主要性能規(guī)格包括（圖4）。
·220°C工作溫度
·低插入力
·更薄的成本提高了耐磨性
與生物塑料一樣，納米結(jié)構(gòu)鎳合金和納米結(jié)構(gòu)銀也處于采用過程的早期階段。有很多機(jī)會(huì)可以增加它們的使用并進(jìn)一步提高連接器的可持續(xù)性。
總 結(jié)
連接器在提高可持續(xù)性方面取得了很大進(jìn)展。這并不新鮮，但自RoHS法規(guī)首次宣布以來就一直在發(fā)生。它首先用更環(huán)保和可持續(xù)的替代品取代鎘和鉻鍍層。如今，它已擴(kuò)展到用于連接器主體和外殼的各種類型的可持續(xù)塑料以及用于觸點(diǎn)的納米結(jié)構(gòu)金屬。繼續(xù)提高連接器的可持續(xù)性的機(jī)會(huì)很多。
