中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
聯(lián)系人：李鋒
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連接器的可持續電鍍2003年出臺的首批RoHS法規引發(fā)了整個(gè)電子行業(yè)對可持續發(fā)展的興趣。雖然大多數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(zhù)額外的挑戰，特別是消除鎘和鉻鍍層。鎘是軍事、航空航天、運輸和工業(yè)應用的常用鍍層，這些應用需要耐腐蝕性并在所有天氣條件下保證性能。
使用具有各種保護表面鍍層的鋁開(kāi)發(fā)新的金屬連接器本體。這些設計可以提供耐腐蝕性、電磁干擾（EMI）屏蔽和外觀(guān)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)境中的軍事應用而開(kāi)發(fā)的。它被認為是性能最高的鎘替代品。它具有高導電性（< 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，并提供鎘級保護。
·鋅鎳電鍍是適用于工業(yè)、建筑和運輸應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)、建筑和運輸行業(yè)，但耐腐蝕性低于鋅鎳。它為信號完整性提供了良好的EMI 屏蔽水平。
·黑鋅鎳是一種經(jīng)濟高效的替代品，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、地面運輸和海洋應用。它提供與鎘相同級別的環(huán)境保護、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(zhuān)為鐵路應用而開(kāi)發(fā)。它不提供高水平的EMI保護，通常不用于信號完整性是一個(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性的兩種方法?；厥樟嫌袃煞N方法：
消費后回收料（PCR）塑料是從回收廠(chǎng)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(guò)程中回收的。PIR塑料包括制造過(guò)程中的防水板和其他廢塑料，以及不符合規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?xún)煞N方式幫助可持續發(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(wèn)題，并減少了制造過(guò)程中的浪費。
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。這種材料結合了短鏈和長(cháng)鏈聚酰胺的性能優(yōu)勢。與傳統的聚酰胺66（PA66，也稱(chēng)為尼龍66）相比，這種生物基替代品具有卓越的機械性能和防潮性，同時(shí)具有良好的美觀(guān)性。生物基聚酰胺EcoPaXX用于符合USCAR 050標準的密封和非密封連接器系統.
100%生物基高溫聚酰胺專(zhuān)為連接器應用而開(kāi)發(fā)。它符合國際可持續發(fā)展和碳認證（ISCC）要求。ISCC是一個(gè)全球適用的可持續發(fā)展認證體系，涵蓋所有可持續原料，包括農林業(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+認證的質(zhì)量平衡解決方案，可提供與傳統材料相同的特性、性能和質(zhì)量。其生產(chǎn)產(chǎn)生的碳足跡比相應的化石基塑料低50%。
這種100%生物基高溫聚酰胺專(zhuān)為具有高引腳數、間距小于0.3mm、壁厚低至0.1mm的微型連接器而設計。其熱規格使其適用于無(wú)鉛焊接工藝，并且它是一種30%的玻璃纖維增強材料，旨在提供高水平的強度和延展性。
增 長(cháng)
空間雖然連接器行業(yè)多年來(lái)一直在使用生物塑料，但其采用過(guò)程仍處于相對早期的階段?？傮w而言，生物塑料產(chǎn)量?jì)H占全球每年超過(guò)3.5億噸塑料消費量的1%左右。生物基塑料目前最大的應用是包裝，占市場(chǎng)的50%以上。各種類(lèi)型的生物塑料的使用正在激增。例如，預計未來(lái)幾年生物聚丙烯的使用量將增長(cháng)6倍。如今，連接器等多種電子應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(kāi)采和精煉黃金對環(huán)境有重大的負面影響，可以使用生命周期評估（LCA）來(lái)計算。黃金的LCA 影響相當于每金衡盎司開(kāi)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)因素的結果;它可用于更薄的鍍層以達到相同的性能水平，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(xiàn)上的金觸點(diǎn)替換為納米晶金屬觸點(diǎn)。納米結構金屬涂層很容易集成到連接器制造中，因為它們是通過(guò)傳統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）對環(huán)境的影響，相當于每年平均減少780萬(wàn)公斤的二氧化碳排放。
納米結構銀
納米結構銀是為電動(dòng)汽車(chē)（EV）應用中的高性能、高功率連接器而開(kāi)發(fā)的。電動(dòng)汽車(chē)應用包括需要低、穩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(chē)動(dòng)力總成和電源系統中的高壓連接器。在耐用性方面，納米結構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)的磨損耐久性測試，在 5μm厚處幾乎沒(méi)有磨損。盡管厚度增加了4倍，但傳統的鍍銀工藝經(jīng)歷了較深的磨損，并暴露了銅基板。納米結構銀的主要性能規格包括（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，納米結構鎳合金和納米結構銀也處于采用過(guò)程的早期階段。有很多機會(huì )可以增加它們的使用并進(jìn)一步提高連接器的可持續性。
總 結
連接器在提高可持續性方面取得了很大進(jìn)展。這并不新鮮，但自RoHS法規首次宣布以來(lái)就一直在發(fā)生。它首先用更環(huán)保和可持續的替代品取代鎘和鉻鍍層。如今，它已擴展到用于連接器主體和外殼的各種類(lèi)型的可持續塑料以及用于觸點(diǎn)的納米結構金屬。繼續提高連接器的可持續性的機會(huì )很多。
