接觸電阻是繼電器的關(guān)鍵電氣性能之一,它直接影響電子設(shè)備的性能穩(wěn)定性、可靠性。同時,接觸電阻也決定了繼電器的壽命次數(shù)。因此,降低繼電器的接觸電阻,對提高繼電器的可靠性、失效率等級,增加產(chǎn)品的使用壽命具有重要作用。
膜層電阻的污染來源
在繼電器觸點零件加工及繼電器裝配過程中,觸點零件表面容易受到二次污染。膜層電阻的污染來源主要有:
(1) 微粒污染膜。觸點制造過程中的拋光劑或研磨劑,加工工具的污染物,退火時炭化的潤滑劑和沉積在表面的易蒸發(fā)金屬,如鋅(Zn),以及在裝配、儲存或使用時落在觸點表面的塵土、塑料等顆粒。
(2) 無機化學(xué)膜。氧化物、硫化物、氯化物等環(huán)境氣氛的腐蝕產(chǎn)物,表面水蒸汽形成水膜后的化學(xué)腐蝕膜等。電鍍觸點時,在孔隙和應(yīng)力開裂處會加重腐蝕。
(3)有機化學(xué)膜。有機蒸汽在觸點表面上的聚合作用和分解形成的有害覆蓋膜,屬于絕緣膜或半導(dǎo)體膜。
不管是何種膜層的污染,都嚴重威脅著繼電器的性能和工作可靠性。繼電器觸點零件一般采用鍍金或鍍銀的方式提高接觸電阻,因此,觸點零件在電鍍前及裝配過程中的清洗都極為重要。
等離子清洗
用等離子體通過化學(xué)作用對工件表面進行處理,實現(xiàn)分子水平的玷污去除(一般厚度在3～30nm),提高工件表面活性的工藝叫做等離子清洗。被清除的玷污可能有有機物、環(huán)氧樹脂、光刻膠、焊料、金屬鹽、氧化物等。
所有等離子清洗系統(tǒng)都會有等離子體的產(chǎn)生,但不同用途所需要的設(shè)備結(jié)構(gòu)、電極接法、反應(yīng)氣體種類是不同的,其工作的基本機理也有很大區(qū)別,有的是物理反應(yīng),有的是化學(xué)反應(yīng),也有的是物理化學(xué)兩種作用都產(chǎn)生。簡單舉例如下:
(1) 表面反應(yīng)以化學(xué)反應(yīng)為主的等離子清洗,習(xí)慣上稱為等離子清洗(PE)。許多氣體的等離子態(tài)可以產(chǎn)生高活性的粒子。
例1:
O2+e-→2O*+e-
O*+有機物→CO2+H2O
從化學(xué)反應(yīng)式可見,用氧等離子體通過化學(xué)反應(yīng)可以使非揮發(fā)性有機物變成易揮發(fā),得CO2和水汽。
例2:
H2+e-→2H*+e-
H*+非揮發(fā)性金屬氧化物→H2O+金屬
用氫的等離子體可以通過化學(xué)反應(yīng)去除金屬表面氧化層,清潔金屬表面。
從以上兩個例子可以總結(jié)出:反應(yīng)氣體電離產(chǎn)生高活性反應(yīng)粒子,在一定的條件下與被清洗物體表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)生成物是易揮發(fā)物,可以被抽走。因此,針對被清除物的化學(xué)成分選擇合適的反應(yīng)氣體組分是十分重要和復(fù)雜的。
以化學(xué)反應(yīng)為主的等離子清洗的優(yōu)點是清洗速度較高,選擇性好,對有機污染比較有效,缺點是可能產(chǎn)生氧化物。
(2) 表面反應(yīng)以物理反應(yīng)為主的等離子清洗,也叫濺射腐蝕(SPE)或離子洗(IM)。最典型常用的是氬等離子體,氬氣是惰性氣體,氬等離子體中:
Ar+e-→Ar++2e-
Ar++沾污→揮發(fā)性沾污
Ar+在自偏壓或外加偏壓作用下被加速產(chǎn)生動能,然后轟擊放在負電極上的被清洗工件表面,一般用于去除氧化物或環(huán)氧樹脂溢出。
以物理反應(yīng)為主的等離子清洗的優(yōu)點是不會產(chǎn)生氧化副作用;可以保持被清洗物的化學(xué)純凈性;腐蝕作用各向異性。缺點是被清洗物表面由于轟擊或過熱易產(chǎn)生損傷;對被清洗清洗工件表面的各種不同物質(zhì)選擇性差,腐蝕速率低,有時會產(chǎn)生玷污位移。
電鍍前清洗
觸點零件電鍍前,由于零件尺寸較小,且經(jīng)過機械加工后污染較大,因此,通常采用超聲波對觸點零件進行清洗。
裝配過程中的清洗
繼電器裝配后,可采用超聲波或等離子進行清洗,但超聲波清洗后,清洗液易收縮在常閉觸點接觸部位,從而造成二次污染,而采用等離子清洗則不存在此問題。等離子清洗的方法根據(jù)實際設(shè)備的使用要求而定。下圖1為繼電器等離子清洗前后接觸電阻對比。
圖1 繼電器等離子清洗前后接觸電阻對比
由圖1可見,使用等離子清洗機清洗后,繼電器接觸電阻明顯下降，采用等離子清洗可以有效地降低繼電器的接觸電阻，從而提高產(chǎn)品的合格率。
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