FIRST ile uyumlu kablolar, resmi Molex konnektör gövdelerini (connector housings) ve standart tutma kuvvetine (standard retention force) sahip standart altın kaplamalı krimp terminalleri (standard gold-plated crimp terminals) kullanacaktır.

KISACA: Altın kaplama ve kalay kaplama molex konnektörleri birlikte kullanabilir miyiz?

Nemli ortamlarda galvanik korozyon riski nedeniyle altın ve kalayın karıştırılması önerilmez. Bu durum uzun vadeli elektriksel performansı ve analog sinyal bütünlüğünü etkiler.

UZUN:

Konnektörlerde kalay kaplamalı yüzeyler (tin plated surfaces) ile altın kaplamalı yüzeyler (gold plated surfaces) arasında seçim yaparken kullanılan 50:50:50 kuralını daha önce duymuş olabilirsiniz. Bu kural, şu üç koşul sağlanıyorsa kalayın daha ekonomik bir çözüm olduğunu belirtir: 50’den az kontak (contacts) varsa, 50 takma döngüsü (mating cycles / contact normal forces) yeterliyse ve kullanım ömrü boyunca 50 milliohm’un altına inmeyen bir kontak direnci (contact resistance) kabul edilebiliyorsa. Kalay kaplamalı yüzeylerde daha yüksek kontak normal kuvvetleri (contact normal forces; ömür sonu >2 Newton), daha yüksek takma kuvvetlerine (mating forces) yol açar; bu da tek bir konnektörde kullanılabilecek kontak sayısını sınırlar. Ayrıca kalay 1) soy olmayan element bir elmmnt olduğu için (un-noble), altın veya nikel-paladyuma (nickel palladium) kıyasla daha yüksek kontak direncine sahiptir.

Yani Kalay kaplamalı kontakların birbirine sağlam oturması için daha fazla bastırma kuvveti gerekir (ömür sonunda genelde 2 N’den fazla). Bu da konnektörü takıp çıkarırken daha fazla güç uygulamanı gerektirir; sonuç olarak tek bir konnektörde çok sayıda kontağı bir araya getirmek zorlaşır (takma kuvveti fazla yükselir).

Ayrıca kalay, altın veya nikel-paladyuma göre temasta daha fazla elektriksel kayıp oluşturur; yani kontak direnci daha yüksektir.

Bu temel kurallara ek olarak, altın (veya paladyum-nikel / palladium nickel) kullanımının zorunlu olduğu bazı başka sınırlar da vardır:

Her tür analog sinyal için altın şarttır; çünkü kalay kaplamalı kontakların oluşturduğu hat gürültüsü (line noise) sorun çıkarır.

Endüstriyel atmosferde sahada, takılı değilken (un-mated) açıkta kalacak herhangi bir konnektör için altın gerekir.

1 mm’den daha az kontak aralığı (contact spacing) olan herhangi bir konnektör için altın gerekir; çünkü saf kalay kaplı, tavlanmamış (non annealed) yüzeylerde whisker büyümesi (whisker growth)2) görülebilir.

Özellikle 3. madde, yıllar önce kurşunsuz (lead-free) kalay yüzeyler kullanıma girdiğinde sektörde ciddi bir kafa karışıklığı yaratmıştır. FFC konnektörlerde kontak aralığı 1 mm’nin altındadır ve konnektör endüstrisi, FPC veya FFC bağlayan altın kaplamalı FFC konnektörlerin kullanılmasını kuvvetle önermiştir; ancak kablo endüstrisi o dönemde altın kaplamalı FFC kabloları sağlayabilecek durumda değildi. Bu nedenle bazı tasarımcılar, altın kaplamalı FFC konnektörleri kalay kaplamalı FFC kablolarla eşleştirmek zorunda kalmıştır — güvenilirlik açısından bu, ciddi bir hatadır.

Tek bir eşleşmiş (mated) konnektör sisteminde altın ve kalayı bir arada kullanmak uygun değildir. Bu iki kaplamanın birlikte davranışı kapsamlı biçimde araştırılmış olmasa da, standart elektrot potansiyelleri temas noktasında korozyon oluşacağını gösterir (altın = +1,5V; kalay = +0,15V — bakırın çinko ile buluştuğu yağmur oluğu örneğinde olduğu gibi). Sonuç olarak güvenilirlik ortadan kalkar.

Neden standart olarak altın kaplama konnektör kullanılır?

Systemcore, altın kaplamalı Molex SL kablo-kart (wire-to-board) terminallerini kullanır. Altın kaplamalı terminaller, kalay kaplamalı terminallere (20 döngü) kıyasla daha yüksek takma/çıkarma (mate/unmate) çevrim ömrüne sahiptir (200 döngü). Kalın kaplama (heavy plating), takma/çıkarma için uygulanan kuvvetleri önemli bir biçimde değiştirmez ve bu nedenle terminalin takma/çıkarma döngü ömrünü artırır; dolayısıyla kalın altın kaplamalı terminaller, standart altın kaplamalı terminallerin yerine muadil olarak kullanılabilir. Standart altın kaplama, FIRST takımları için maliyet ve dayanıklılık arasında doğru dengeyi sağlar.

1)
Soy metal (noble metal)”, korozyona (paslanma/aşınma) karşı dayanıklı olan ve bu yüzden doğada çoğu zaman ham/element hâlinde bulunabilen metalik bir kimyasal elementtir. En sık soy metal olarak sınıflandırılanlar altın, platin ve diğer platin grubu metallerdir: rutenyum (ruthenium), rodyum (rhodium), paladyum (palladium), osmiyum (osmium) ve iridyum (iridium). Gümüş, bakır ve cıva da bazen soy metaller arasında sayılır; ancak bu metallerin her biri doğada genellikle kükürt ile birleşmiş bileşikler hâlinde bulunur.
2)
Metal whiskering, elektrikli cihazlarda metallerin zamanla bıyık gibi uzayan ince çıkıntılar (whisker-like projections) oluşturmasıdır. Kalay bıyıkları (tin whiskers), 20. yüzyılın başlarında elektroniğin vakum tüplü döneminde; üretimde saf ya da neredeyse saf kalay lehim (pure, or almost pure, tin solder) kullanılan ekipmanlarda fark edilmiş ve belgelenmiştir. Metal lehim pedleri (solder pads) arasında küçük metal kıllar/tenteküller oluştuğu ve bunun kısa devreye yol açtığı görülmüştür. Metal bıyıklar, basma yönlü gerilim (compressive stress) varlığında oluşur. Germanyum, çinko, kadmiyum ve hatta kurşun bıyıkları da (germanium, zinc, cadmium, lead whiskers) belgelenmiştir.