Wykończenia powierzchni konektorów

Wewnętrzna warstwa zabezpieczająca niklu 

Jednym z kluczowym zadań zewnętrznej powłoki zabezpieczającej jest zapobieganie kontaktowi metalu, z którego wykonany jest konektor, ze środowiskiem zewnętrznym. Jednak metale nieszlachetne, z jakich wytwarzane są złącza, mogą powoli dyfundować przez warstwę ochronną i łączyć się z tlenem, tworząc warstwę niepożądanego tlenku na powierzchni. Z tych bardzo ważnych względów konektory zabezpieczane są często warstwą niklu, umieszczoną pomiędzy między metalem bazowym oraz zewnętrzną powłoką zabezpieczającą. Nikiel działa jak bariera dyfuzyjna, hamując migrację atomów metalu bazowego (najczęściej miedzi) w stronę powierzchni. Dodatkowo, warstwa ta pełni funkcję bariery termicznej, zapobiegającej wpływowi ciepła z procesu lutowania na metal bazowy.

Bez wewnętrznej bariery, pory w zewnętrznych warstwach mogą przepuszczać cząsteczki metalu bazowego (np. BeCu) i wystawiać ja na działanie powietrza. W porach wytworzy się wówczas tlenek miedzi, będący w istocie rodzajem zjawiska korozyjnego, migrujący dalej w stronę powierzchni. Stosując natomiast wewnętrzną warstwę zabezpieczającą, w porach wytworzy się tlenek niklu zamiast tlenku miedzi. Ponieważ w stabilnych warunkach szybkość korozji NiO jest bardzo wolna, gdy warstwa Ni pokryje się już tlenkiem, sytuacja ulega stabilizacji: korozja nie migruje dalej, a pory warstw zewnętrznych są zasadniczo pasywowane. 

Warstwa niklu powoduje również spowolnienie migracji produktów korozji z odsłoniętych krawędzi konektora. Niklowa warstwa wewnętrzna zwiększa również odporność na zużycie, zwłaszcza w przypadkach gdy warstwa zewnętrzna utworzona jest ze złota. 

Rodzaje zewnętrznych warstw zabezpieczających

Złoto (Au) jest najbardziej obojętnym ze wszystkich materiałów galwanicznych, nie matowieje ani nie plami się łatwo. Miękkie (tj. czyste) złoto nie jest jednak twarde i nadaje się tylko do konektorów, w których wykorzystuje się niewielkie siły nacisku. Poprzez wprowadzenie do stopu dodatku kobaltu lub niklu powstaje utwardzone złoto, które zapewnia większą trwardość.

Złoto jest zwykle nakładane na podkład niklowy, jednakże jego warstwy można również tworzyć na innych, tańszych materiałach. Złoto nie jest łatwe do lutowania i źle łączy się z cyną.

Srebro (Ag) ma bardzo wysoką przewodność elektryczną, ale jest też podatne na matowienie w obecności chloru lub siarki. Srebro jest dość odporne na wyładowania łukowe i jest często używane w zastosowaniach wysokoprądowych.

Platyna (Pt) i Pallad (Pd) są pod pewnymi względami podobne do złota: nie matowieją łatwo i wymagają wewnętrznej warstwy niklu. Są twardsze i trwalsze niż złoto. W obecności związków organicznych mogą tworzyć cienki, proszkowy film i aby zapobiegać jego tworzeniu, ich warstwa często jest wykończona dodatkowo cienką warstwą złota. 

Z powodów opisywanych powyżej, Nikiel (Ni) jest najczęściej stosowany jako wewnętrzna warstwa zabezpieczająca. Warstwa niklu zapobiega również tworzeniu się kruchej, miedziano-cynowej warstwy międzymetalicznej, tworzącej się w przypadku powłok zewnętrznych, wykonanych na bazie cyny. Jeśli nikiel jest stosowany jako samodzielna powłoka zewnętrzna, to ze względu na obecność trudnej do pokonania warstwy tlenku niklu, wytworzenie kontaktu wymaga zastosowania stosunkowo dużej siły i napięcia. 

Powłoki niklowe mogą mieć wysokie naprężenia szczątkowe, zwłaszcza gdy w kąpieli galwanicznej obecne są środki rozjaśniające. Naprężenia te mogą negatywnie wpływać na plastyczność i właściwości zmęczeniowe wykończenia. Po procesie powlekania, w celu utwardzenia lub zmniejszenia naprężeń szczątkowych, można zastosować obróbkę cieplną. 

Cyna (Sn) to bardzo tani materiał, dający się też bardzo łatwo lutować. Jest jednak podatna na korozję cierną, dlatego stykające się powierzchnie powinny zostać wytarte, zabezpieczone lubrykantem i dopasowane z odpowiednią siłą (zwykle większą niż 100 gramów). Powłoki cynowe mają tendencje do wytwarzania wąsów cynowych (whiskers), co może prowadzić do zwarć lub innych problemów elektrycznych. Po nałożeniu bezpośrednio na stop miedzi, cyna ma skłonność do tworzenia kruchej fazy międzymetalicznej, zaleca się więc stosowanie wewnętrznej, niklowej warstwy zabezpieczającej. Styków powlekanych cyną nie należy parować ze złotem. 

Luty cynowo-ołowiowe (Sn-PB) są używane w interfejsach, które muszą być następnie polutowane. Zawartość ołowiu pomaga zapobiegać tworzeniu się wąsów cynowych. Jednak zgodnie z europejskimi przepisami RoHS, stopy te nie są stosowane. Zostały one zastąpione w aplikacjach elektronicznych stopami bezołowiowymi, wykonanymi z różnych kombinacje cyny, srebra, miedzi, bizmutu, cynku i indu. Stopy te mają wyższe temperatury rozpływu niż lutowie cynowo-ołowiowe, więc elementy elektroniczne muszą być starannie zaprojektowane, aby nie zostały uszkodzone przez wyższe temperatury procesu.