Gids voor PCB-gouden vingers

Spring naar:

• Wat zijn gouden vingers
• Hoe worden gouden vingers gebruikt
• Gold Finger-specificaties die u moet kennen
• PCB gouden vingerafschuining
• Hoe gouden vingers de wereld veranderen

In de geautomatiseerde en mobiel geactiveerde wereld van vandaag worden signalen tussen talloze apparaten verzonden. Voor elk uit te voeren commando moet communicatie plaatsvinden tussen twee of meer printplaten. Dit alles zou niet mogelijk zijn zonder gouden vingers, die dienen als verbindingscontacten tussen moederborden en componenten zoals grafische kaarten of geluidskaarten.

De technologie die wordt gebruikt om deze signalen en commando's door te geven, is een enorme sprong voorwaarts ten opzichte van eerdere elektronica, die meestal bestond uit afzonderlijke modules die moeilijk met elkaar in communicatie konden worden gebracht. Met gouden vingers worden de processen van één printplaat onmiddellijk gelezen door de hoofdverwerkingskaart.

De processen die met deze geavanceerde technologie gepaard gaan, strekken zich uit over alle hoeken van de publieke en private sector. In de productiewereld worden signalen tussen verschillende apparaten en machines verzonden om een ​​reeks processen uit te voeren, waarvan vele niet door mensenhanden kunnen worden uitgevoerd. In autoassemblagefabrieken en voedselverpakkingsfabrieken worden talloze opdrachten uitgevoerd door computergestuurde machines, waarvan de meeste gebruikmaken van printplaten van een of andere grootte.

Veel van de huidige industriële processen worden mogelijk gemaakt door gouden vingers. Dus wat zijn ze en waarom zijn ze zo belangrijk voor de innerlijke werking van computertechnologie?

Vraag een gratis offerte aan

Wat zijn gouden vingers?

Gouden vingers zijn de vergulde kolommen die je langs de verbindingsranden van printplaten (PCB's) ziet. Het doel van gouden vingers is om een ​​secundaire PCB aan te sluiten op het moederbord van een computer. PCB-gouden vingers worden ook gebruikt in verschillende andere apparaten die communiceren via digitale signalen, zoals consumentensmartphones en smartwatches. Goud wordt gebruikt voor de verbindingspunten langs een PCB vanwege de superieure geleidbaarheid van de legering.

Er zijn twee soorten goud die van toepassing zijn op het PCB-gouden vingerplatingproces:

• Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG) : Dit goud is kosteneffectiever en gemakkelijker te solderen dan gegalvaniseerd goud, maar de zachte, dunne (meestal 2-5u” samenstelling maakt ENIG ongeschikt voor de schurende effecten van het inbrengen en verwijderen van printplaten.
• Gegalvaniseerd hard goud : Dit goud is massief (hard) en dik (meestal 30u”), dus meer ideaal voor de schurende effecten van constant PCB-gebruik.

Met gouden vingers kunnen verschillende printplaten met elkaar communiceren. Van de stroombron tot het apparaat of de apparatuur moeten signalen tussen verschillende contacten gaan voordat een bepaald commando kan worden uitgevoerd.

Zodra u op een opdracht drukt, gaat het signaal tussen een of meer printplaten voordat het wordt gelezen. Als u bijvoorbeeld op een mobiel apparaat een opdracht op afstand indrukt, wordt het signaal van het PCB-compatibele apparaat in uw hand naar de nabije of verre machine gestuurd, die op zijn beurt het signaal ontvangt met zijn eigen printplaat.

Het proces van het plateren van gouden vingers omvat een aantal nauwgezette stappen. Dit zorgt ervoor dat elke printplaat die van de productielijn rolt, goed is uitgerust om signalen foutloos te geleiden. De normen die betrokken zijn bij het galvanisatieproces zorgen ook voor een perfecte pasvorm tussen de gouden vingers op elke printplaat met de bijbehorende slots op een bepaald moederbord.

Om ervoor te zorgen dat al deze vingers en sleuven in de handschoen passen, moet elke PCB een reeks inspecties en defecttests doorstaan. Als de vergulding op een printplaat niet glad is of niet voldoende hecht aan het oppervlak, zijn de resultaten niet voldoende voor commerciële release.

Om de gouden vingers van PCB's samen te laten komen, moet het platingproces worden uitgevoerd in stappen waarbij eerst de omliggende details van het bord worden voltooid. Als het tijd is om de vingers te plateren, wordt nikkel over het koper aangebracht. Vervolgens wordt de oppervlakteafwerking als laatste aangebracht. Nadat alles is uitgehard, wordt het bord onder een vergrootglas geïnspecteerd en onderworpen aan hechtingstests.

Hoe worden gouden vingers gebruikt?

Gouden vingers worden gebruikt als verbindingscontacten tussen twee aangrenzende PCB's. Afgezien van zijn geleidbaarheid, is het doel van het goud om de verbindingsranden te beschermen tegen slijtage bij vele toepassingen. Vanwege de sterkte van hard goud met de gespecificeerde dikte, maken gouden vingers het mogelijk om een ​​PCB te verbinden, los te koppelen en opnieuw aan te sluiten tot 1000 verschillende keren in een overeenkomstige sleuf.

De functies van gouden vingers zijn multifunctioneel. Bij elke computerconfiguratie zie je een aantal randapparatuur die verbinding maakt met de computer zelf dankzij de gouden PCB-vingers. Enkele van de meest voorkomende toepassingen van gouden vingers zijn:

• Interconnectiepunten : Wanneer een secundaire PCB wordt aangesloten op het hoofdmoederbord, gebeurt dit via een van de verschillende vrouwelijke slots, zoals een PCI-, ISA- of AGP-slot. Via deze sleuven geleiden de gouden vingers signalen tussen een randapparaat of een interne kaart en de computer zelf.
• Speciale adapters : Gouden vingers maken het mogelijk om tal van prestatieverbeteringen aan een personal computer toe te voegen. Via secundaire PCB's die loodrecht in het moederbord worden geplaatst, kan een computer verbeterde graphics en hifi-geluid leveren. Aangezien deze kaarten zelden losgemaakt en opnieuw vastgemaakt worden, gaan de gouden vingers over het algemeen langer mee dan de kaart zelf.
• Externe verbindingen : De buitenste randapparatuur die aan een computerstation is toegevoegd, wordt met gouden PCB-vingers op het moederbord aangesloten. Apparaten zoals luidsprekers, subwoofers, scanners, printers en monitoren zijn allemaal aangesloten op specifieke sleuven achter de computertoren. Deze slots worden op hun beurt bevestigd aan PCB's die op het moederbord worden aangesloten.

Om het bijbehorende apparaat te laten werken, moet de eigen kaart worden aangesloten op een voedingsbron. De vingers en bijbehorende sleuven op het moederbord maken het allemaal mogelijk. Gouden vingers bieden module-PCB's de kracht om te werken en moderne functionaliteit te leveren aan gebruikers van externe en stationaire computerapparatuur.

De flexibiliteit van het PCB-systeem, waarbij verschillende slots verschillende soorten kaarten aansluiten, maakt het mogelijk om over een periode van vijf of tien jaar periodiek dezelfde computer te upgraden. Elke keer dat een geluids- of grafische kaart wordt bijgewerkt, kunt u de reeds bestaande kaart van uw moederbord verwijderen en vervangen door het nieuwe en verbeterde model. Bij elke update blijven de gouden vingers van de PCB het universele verbindingscontact.

Buiten het domein van personal computers, worden PBC-gouden vingers ook gebruikt als verbindingscontacten in geautomatiseerde industriële machines. Het grote arsenaal aan gemechaniseerde apparatuur dat je in een persfabriek of autofabriek zou zien, omvat een assortiment interne kaarten die via gouden vingers op een hoofdstroombron zijn aangesloten. Fabrieksrobotarmen worden bijvoorbeeld aangedreven met gouden vingerkaarten die een scala aan bewegingen oproepen.

Gold Finger-specificaties die u moet kennen

Tijdens het PCB-gouden vingerplatingproces moeten bepaalde normen worden nageleefd om de vingers correct te laten functioneren. Het ontwerp van de PCB zelf moet ook rekening houden met de gebieden die nodig zijn voor de juiste vingerlengte en uitlijning. Ongeacht het doel of de grootte van de print zelf, de volgende regels zijn altijd van toepassing bij het ontwerpen van gouden vingers:

• Vergulde doorgaande gaten mogen nooit dicht bij de gouden vingers worden geplaatst.
• Gouden vingers mogen geen contact hebben met soldeermasker of zeefdruk, die beide op afstand moeten worden gehouden.
• Gouden vingers moeten altijd in de tegenovergestelde richting van het midden van de PCB wijzen (als u wilt dat de rand wordt afgeschuind)

Als een van deze regels niet wordt gevolgd tijdens het verguldingsproces van de PCB, kan de PCB mogelijk niet communiceren met de bovenliggende printplaat. Het kan ook zijn dat de PCB niet goed in de juiste sleuf op een moederbord past.

De reden waarom goud wordt gebruikt voor de verbindende vingers op PCB's is vanwege de superieure sterkte en geleidbaarheid van de legering. De kracht van goud maakt het mogelijk om de vingers honderden keren in en uit te steken zonder dat de verbindingscontacten slijten. Zonder de bescherming van de vergulding zou een printplaat na een paar keer gebruiken gemakkelijk van zijn verbindingsfuncties kunnen worden ontdaan.

Je vraagt ​​je misschien af ​​waarom goud over andere soorten metaal gaat. Goud is immers een van de zeldzaamste en duurste natuurlijke elementen. Is het misschien voordeliger om de verbindingsranden van printplaten te bekleden met koper of nikkel? Goud is echter nodig voor de functies die vereist zijn voor een printplaat.

Toen PCB's werden ontwikkeld tot hun moderne vorm, werd goud vanwege verschillende factoren geïdentificeerd als het meest geschikte verbindingscontactmetaal. De belangrijkste voordelen van goud zijn de elektrische geleidbaarheid van de legering en de weerstand tegen corrosie. Voor extra sterkte wordt het goud dat in printplaten wordt gebruikt gewoonlijk gelegeerd in combinatie met nikkel of kobalt, wat het goud extra slijtvast maakt bij constante PCB-activiteit. Voor het galvanisatieproces heeft het nikkel een dikte tussen 150 en 200 microinch.

De productienormen voor PCB-gouden vingers zijn in 2002 vastgesteld door de Association Connecting Electronics Industries (IPC). De normen zijn in 2012 gewijzigd met de release van IPC-4556. In 2015 werden de normen opnieuw gewijzigd met de release van IPC A-600 en IPC-6010, die momenteel de meest gebruikte normen zijn in de productie van PCB's. De IPC-normen kunnen als volgt worden samengevat:

• Chemische samenstelling : Voor maximale stijfheid langs de randen van PCB-contacten, moet de vergulding tussen 5 en 10 procent kobalt bevatten.
• Dikte : De plaatdikte van gouden vingers moet altijd binnen het bereik van 2 tot 50 microinch vallen. De standaarddiktes op maat zijn 0,031 inch, 0,062 inch, 0,093 inch en 0,125 inch. De lagere diktes worden over het algemeen gebruikt voor prototypes, terwijl de hogere diktes worden gebruikt langs verbindingsranden die regelmatig worden ingebracht, losgekoppeld en opnieuw worden ingebracht.
• Visuele test : Gouden vingers moeten slagen voor een visuele test uitgevoerd met een vergrootglas. De randen moeten een glad, schoon oppervlak hebben en vrij zijn van overtollige beplating of het uiterlijk van nikkel.
• Tapetest : Om de hechting van de vergulding samen met de contacten te testen, raadt de ICP een test aan waarbij een strook tape langs de contactranden wordt geplaatst. Inspecteer de strip na het verwijderen van de tape op sporen van beplating. Als er goudlaag op de tape te zien is, heeft de laag niet voldoende kleefkracht samen met de contacten.

Er bestaan ​​tal van andere normen voor het vergulden van PCB's met gouden vingers, en ze moeten allemaal volledig worden gelezen voor een diepgaand begrip. Naarmate de technologie verbetert, worden er gewoonlijk nieuwe testnormen in het proces geïntroduceerd, dus het is het beste om regelmatig contact op te nemen met de IPC voor updates.

PCB gouden vingerafschuining

Op een printplaat wordt het PCB-gouden vingerplatingproces gebruikt na het soldeermasker en vóór de oppervlakteafwerking. Het galvanisatieproces bestaat over het algemeen uit de volgende stappen:

• Vernikkelen : Tussen de drie en zes micron nikkel wordt eerst op de connectorranden van de vingers geplateerd.
• Verguld : Tussen één en twee micron hard goud is over het nikkel geplateerd. Het goud wordt meestal versterkt met kobalt voor een verhoogde oppervlakteweerstand.
• Beveling : De connectorranden zijn onder gespecificeerde hoeken afgeschuind om gemakkelijker in de overeenkomstige sleuven te kunnen worden ingebracht. Afschuinen wordt meestal gedaan onder hoeken van 30 tot 45 graden.

Op sommige printplaten zullen bepaalde gouden vingers langer of korter zijn dan andere. Een printplaat kan bijvoorbeeld aan één uiteinde langere vingers hebben. Op deze manier is de print gemakkelijker in een sleuf te steken, omdat het uiteinde met de langere vingers gemakkelijker op zijn plaats zal klikken. Vanaf daar duwt u eenvoudig het andere uiteinde van de PCB op zijn plaats.

Er zijn bepaalde beperkingen aan het galvanisatieproces. Er zijn bijvoorbeeld bepaalde afstanden nodig tussen de gouden vingers en andere delen van de printplaat. De belangrijkste beperkingen zijn onder meer:

• Binnenste lagen moeten kopervrij zijn langs de PCB-rand om koperblootstelling tijdens het afschuinen te voorkomen.
• Vergulde gaten, SMD en pads mogen niet binnen 1,0 millimeter van de gouden vingers worden geplaatst.
• Vergulde kussentjes mogen niet langer zijn dan 40 millimeter.
• Er moet een afstand van 0,5 millimeter zijn tussen de gouden vingers en de omtrek.

Elke afwijking van de standaard afstandsvereisten rond de gouden vingers op een printplaat kan resulteren in een fysiek zwakke of disfunctionele kaart.

Hoe gouden vingers de wereld veranderen

De huidige computers en mobiele apparaten worden steeds complexer omdat fabrikanten concurreren om hun producten sneller en vindingrijker te maken. Als u een groot computerstation bouwt en een handvol mobiele apparaten verzamelt, is de kans groot dat er meerdere vergulde printplaten tegelijkertijd met elkaar communiceren. Elke keer dat je een artikel afdrukt of een foto scant om te uploaden naar een social media-account, worden signalen van randapparatuur naar moederbordkaarten gestuurd, die deze signalen via PCB's ontvangen.

Grotendeels dankzij gouden vingers is de technologie in staat geweest om door te gaan naar de moderne reeks mobiele apparaten die miljoenen nu dagelijks gebruiken. Bovendien hebben industrieën dankzij gouden vingers productiever en capabeler kunnen worden dan ooit tevoren.

Aangezien steeds meer technologie afhankelijk is van gouden vingers, is het van cruciaal belang dat ze worden geplateerd en getest volgens de hoogste normen. Alleen op deze manier kunt u zorgen voor maximale prestaties van de technische producten die printplaten gebruiken. Bij Millennium Circuits Limited bieden we PCB's van de hoogste kwaliteit voor klanten in verschillende industrieën. Neem vandaag nog contact met ons op voor een gratis offerte.

Vraag een gratis offerte aan