PCB-goudvingers: Uitgebreide gids & specificaties

Snel naar:

• Wat zijn goudvingers
• Hoe worden goudvingers gebruikt
• Goudvinger specificaties die u moet kennen
• PCB-goudvinger afschuining
• Hoe goudvingers de wereld veranderen

In de huidige gecomputeriseerde en mobiel-geactiveerde wereld worden signalen verstuurd tussen talloze apparaten. Voor elke opdracht om uitgevoerd te worden, moet communicatie plaatsvinden tussen twee of meer printplaten. Geen van dit alles zou mogelijk zijn zonder goudvingers, die dienen als de verbindende contacten tussen moederborden en componenten zoals grafische of geluidskaarten.

De technologie die gebruikt wordt om deze signalen en opdrachten te transmissieren, is een enorme sprong vooruit ten opzichte van eerdere elektronica, die typisch bestond uit losse modules die moeilijk in communicatie met elkaar te brengen waren. Met goudvingers worden de processen van één printplaat onmiddellijk gelezen door het hoofdverwerkingsbord.

De processen die met deze geavanceerde technologie verband houden, strekken zich uit over alle hoeken van de publieke en private sector. In de productiewereld worden signalen verstuurd tussen verschillende apparaten en machines om een reeks processen uit te voeren, veel van welke niet door menselijke handen uitgevoerd kunnen worden. Bij auto-assemblagefabrieken en voedselverpakkingsinstallaties worden talloze opdrachten vervuld door computer-gestuurde machines, waarvan de meeste printplaten van de een of andere grootte gebruiken.

Veel van de huidige industriële processen worden mogelijk gemaakt door goudvingers. Wat zijn ze en waarom zijn ze zo belangrijk voor de binnenwerkingen van computertotechnologie?

Vraag een gratis offerte aan

Wat zijn goudvingers?

Goudvingers zijn de gevergulde kolommen die u ziet langs de verbindende randen van geprint printplaten (PCB's). Het doel van goudvingers is om een secundaire PCB te verbinden met het moederbord van een computer. PCB-goudvingers worden ook in diverse andere apparaten gebruikt die communiceren via digitale signalen, zoals consumentensmartphones en smartwatches. Goud wordt gebruikt voor de verbindingspunten langs een PCB vanwege de superieure geleidbaarheid van het legering.

Er zijn twee typen goud van toepassing op het PCB-goudvinger plateringsproces:

• Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG): Dit goud is kosteneffectiever en makkelijker te solderen dan geëlectroplaat goud, maar de zachte, dunne samenstelling (typisch 2-5µ") maakt ENIG ongeschikt voor de slijtende effecten van printplaatinvoeging en -verwijdering.
• Geëlectroplaat hard goud: Dit goud is massief (hard) en dik (typisch 30µ"), wat het ideaal maakt voor de slijtende effecten van constant PCB-gebruik.

Goudvingers maken het mogelijk voor verschillende printplaten om met elkaar te communiceren. Van de bron naar het apparaat of de apparatuur, moeten signalen tussen verschillende contacten passeren voor een gegeven opdracht uitgevoerd te worden.

Zodra u een opdracht indrukt, zal het signaal tussen één of meer printplaten passeren voordat het gelezen wordt. Als u bijvoorbeeld een afstandscommando op een mobiel apparaat indrukt, wordt het signaal verstuurd van het PCB-ingeschakelde apparaat in uw hand naar de nabije of ver afgestane machine, die het signaal opvangt met zijn eigen printplaat.

Het proces betrokken bij de platering van goudvingers omvat een aantal nauwkeurige stappen. Dit zorgt ervoor dat elke printplaat van de productielijn correct uitgerust is om signalen foutloos te geleiden. De standaarden betrokken bij het plateringsproces helpen ook om een perfecte pasvorm te waarborgen tussen de goudvingers op elke printplaat met de bijbehorende sleuven op een gegeven moederbord.

Om te zorgen dat al deze vingers en sleuven hand-in-hand passen, moet elke PCB een serie inspecties en defecttests doorstaan. Als de goudplatering op een printplaat geen gladheid heeft of niet voldoende aan het oppervlak hecht, zullen de resultaten niet voldoende zijn voor commerciële release.

Voor PCB-goudvingers om samen te komen, moet het plateringsproces in stappen worden uitgevoerd waar de omringende details van het bord eerst worden voltooid. Wanneer de tijd komt om de vingers te plateren, wordt nikkel over het koper aangebracht. Daarna wordt de oppervlakteafwerking als laatste toegepast. Zodra alles is uitgehard, wordt het bord geïnspecteerd onder een vergrootglas en aan hechtingstests onderworpen.

Hoe worden goudvingers gebruikt?

Goudvingers worden gebruikt als verbindende contacten tussen twee aangrenzende PCB's. Naast de geleidbaarheid is het doel van het goud om de verbindende randen te beschermen tegen slijtage over veel gebruiken. Vanwege de kracht van hard goud bij de gespecificeerde dikte, maken goudvingers het mogelijk voor een PCB om tot 1.000 keer in een bijbehorende sleuf te worden aangesloten, losgekoppeld en opnieuw aangesloten.

De functies van goudvingers zijn veeldoelig. Met elke gegeven computeropstelling zult u een aantal randapparatuur zien die met de computer zelf verbindt dankzij PCB-goudvingers. Enkele van de meest wijdverspreide toepassingen van goudvingers zijn de volgende:

• Interconnectiepunten: Wanneer een secundaire PCB verbindt met het hoofdbord, gebeurt dit via een van verschillende vrouwelijke sleuven, zoals een PCI, ISA of AGP sleuf. Door deze sleuven leiden de goudvingers signalen tussen een randapparaat of een interne kaart en de computer zelf.
• Speciale adapters: Goudvingers maken het mogelijk om talloze prestatieverbeteringen aan een persoonlijke computer toe te voegen. Via secundaire PCB's die loodrecht in het moederbord schuiven, kan een computer verbeterde graphics en hi-fidelity geluid leveren. Aangezien deze kaarten zelden losgekoppeld en heraangesloten worden, duren de goudvingers over het algemeen langer dan de kaart zelf.
• Externe verbindingen: De externe randapparatuur die aan een computerstation is toegevoegd, zijn verbonden met het moederbord met PCB-goudvingers. Apparaten zoals speakers, subwoofers, scanners, printers en monitors worden allemaal in specifieke sleuven achter de computertoren gestoken. Deze sleuven verbinden op hun beurt met PCB's die verbinden met het moederbord.

Voor het bijbehorende apparaat om te werken, moet de eigen kaart verbinden met een stroomvoorziening. De vingers en bijbehorende sleuven op het moederbord maken het allemaal mogelijk. Goudvingers voorzien module PCB's van de stroom om te opereren en moderne functionaliteit te leveren aan gebruikers van remote en stationaire computervoorzieningen.

De flexibiliteit van het PCB-systeem, waarbij verschillende sleuven verschillende typen kaarten verbinden, maakt het mogelijk om dezelfde computer periodiek over vijf of tien jaar te upgraden. Elke keer dat een geluids- of grafische kaart geüpdatet wordt, kunt u de bestaande kaart uit uw moederbord halen en vervangen door het nieuwe en verbeterde model. Door elke update blijven de PCB-goudvingers de universele verbindende contact.

Buiten het domein van persoonlijke computers worden PBC-goudvingers ook gebruikt als verbindende contacten in gecomputeriseerde industriële machines. De grote arsenalen van gemotoriseerde apparatuur die u zou zien in een persfabriek of autofabriek zullen een assortiment interne kaarten bevatten die verbinden met een hoofdbron van stroom via goudvingers. Fabriekrobotarmen worden bijvoorbeeld aangedreven met goudvingerkaarten die een assortiment bewegingen initiëren.

Goudvinger specificaties die u moet kennen

Tijdens het PCB-goudvinger plateringsproces moeten bepaalde standaarden nageleefd worden voor de vingers om correct te functioneren. Het ontwerp van de PCB zelf moet ook rekening houden met de gebieden die nodig zijn voor de juiste vingeringlengte en -uitlijning. Ongeacht het doel of de grootte van de PCB zelf, zijn de volgende regels altijd van toepassing in het ontwerp van goudvingers:

• Geplaatste doorboorgaten (plated through-holes) mogen nooit dicht bij de goudvingers worden geplaatst.
• Goudvingers mogen geen contact hebben met soldeermasker of schermprint, beide moeten op afstand gehouden worden.
• Goudvingers moeten altijd de tegenovergestelde richting opkijken ten opzichte van het midden van de PCB (als u wilt dat de rand afgeschuineerd wordt)

Als een van deze regels niet wordt gevolgd tijdens het PCB-goudvinger plateringsproces, kan de PCB ongeschikt zijn om te communiceren met de ouder printplaat. Alternatief past de PCB misschien niet goed in de juiste sleuf op een moederbord.

De reden waarom goud gebruikt wordt voor de verbindende vingers op PCB's is te wijten aan de superieure kracht en geleidbaarheid van het legering. De kracht van goud maakt het mogelijk voor de vingers om honderden keren in te voegen en te ejectioneren zonder slijtage aan de verbindende contacten. Zonder de bescherming van de goudplatering kan een printplaat na een paar gebruik gemakkelijk van zijn verbindende functies worden ontdaan.

U vraagt u misschien af waarom goud en niet andere metalen. Immers, goud is een van de zeldzaamste en duurste natuurlijke elementen. Zou het niet kosteneffectiever zijn om de verbindende randen van PCB's te plateren met koper of nikkel? Goud is echter noodzakelijk voor de functies die van een geprint printplaat worden vereist.

Naarmate PCB's zich ontwikkelden tot hun moderne vorm, werd goud geïdentificeerd als het meest geschikte verbindingscontactmetaal op basis van diverse factoren. De hoofdvoordelen van goud zijn de elektrische geleidbaarheid van het legering en de weerstand tegen corrosie. Voor toegevoegde kracht wordt het goud dat in printplaten wordt gebruikt, meestal gelegeerd in combinatie met nikkel of cobalt, die het goud verdere weerstand geven tegen slijtage bij constant PCB-gebruik. Voor het plateringsproces heeft de nikkel een dikte van tussen de 150 en 200 micro-inches.

De productiestandaarden voor PCB-goudvingers zijn in 2002 vastgesteld door de Association Connecting Electronics Industries (IPC). De standaarden zijn in 2012 gewijzigd met de release van IPC-4556. In 2015 zijn de standaarden opnieuw gewijzigd met de release van IPC A-600 en IPC-6010, wat momenteel de meest wijd toegepaste standaarden in PCB-productie zijn. De IPC-standaarden kunnen als volgt samengevat worden:

• Chemische samenstelling: Voor maximale rigiditeit langs de randen van PCB-contacten, moet de goudplatering tussen 5 en 10 procent cobalt bestaan.
• Dikte: De plateringsdikte van goudvingers moet altijd binnen het bereik van 2 tot 50 micro-inches vallen. De standaarddikten per grootte 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 gebruikt worden langs verbindende randen die regelmatig worden ingevoegd, uitgeplugd en heringevoegd.
• Visuele test: Goudvingers moeten een visuele test doorstaan uitgevoerd met een vergrootglas. De randen moeten een glad, schoon oppervlak hebben en vrij zijn van overmatige platering of het uiterlijk van nikkel.
• Tape test: Om de hechting van de goudplatering samen met de contacten te testen, raadt de IPC een test aan waarbij een strip tape langs de contactranden wordt geplakt. Na het verwijderen van de tape, inspecteer de strip op sporen van platering. Als er goudplatering op de tape zichtbaar is, heeft de platering onvoldoende hechting aan de contacten.

Er bestaan talrijke andere standaarden voor het PCB-goudvinger plateringsproces, en allemaal zouden volledig gelezen moeten worden voor een diepgang begrip. Naarmate technologie verbetert, worden er veelal verdere teststandaarden aan het proces geïntroduceerd, dus het is het beste om periodiek terug te kijken bij de IPC voor updates.

PCB-goudvinger afschuining

Op een printplaat wordt het PCB-goudvinger plateringsproces gebruikt na het soldeermasker en voor de oppervlakteafwerking. Het plateringsproces bestaat over het algemeen uit de volgende stappen:

• Nikkelplatering: Tussen de drie en zes micron nikkel worden eerst geplateerd op de connectorranden van de vingers.
• Goudplatering: Tussen de één en twee micron hard goud worden over de nikkel geplateerd. Het goud wordt meestal versterkt met cobalt voor verhoogde oppervlakteweerstand.
• Afschuining: De connectorranden worden afgeschuineerd op gespecificeerde hoeken voor gemakkelijkere invoeging in bijbehorende sleuven. Afschuining wordt typisch gedaan onder hoeken van 30 tot 45 graden.

Op sommige printplaten zullen bepaalde goudvingers langer of korter zijn dan andere. Een printplaat kan bijvoorbeeld langere vingers aan één einde hebben. Op die manier is de PCB makkelijker in een sleuf te plaatsen, aangezien het einde met de langere vingers gemakkelijker in place snapt. Vanaf daar duwt u simpelweg het andere einde van de PCB in plaats.

Er zijn bepaalde beperkingen voor het plateringsproces. Bijvoorbeeld, bepaalde afstanden zijn nodig tussen de goudvingers en andere delen van de printplaat. Belangrijke beperkingen zijn de volgende:

• Binnenlagen moeten koper-vrij zijn langs de PCB-rand om koperblootstelling tijdens de afschuiningsfase te voorkomen.
• Geplaatste gaten, SMD en pads mogen niet binnen 1,0 millimeter van de goudvingers worden geplaatst.
• Geplaatste pads mogen niet langer zijn dan 40 millimeter.
• Een afstand van 0,5 millimeter moet bestaan tussen de goudvingers en de outline.

Elke afwijking van de standaardafstandsvereisten rond de goudvingers op een geprint printplaat kan resulteren in een fysiek zwakke of dysfunctionele kaart.

Hoe goudvingers de wereld veranderen

De huidige computer- en mobiele apparaten worden steeds complexer naarmate fabrikanten concurreren om hun producten sneller en meer hulpbronnen te maken. Als u een groot computerstation bouwt en een handvol mobiele apparaten verzamelt, bent u geneigd om talloze goudgeplateerde printplaten tegelijkertijd te laten interacteren. Elke keer dat u een artikel print of een foto scant om te uploaden naar een social media-account, worden signalen verstuurd van randapparaten naar moederbordkaarten, die deze signalen ontvangen via PCB's.

Deels dankzij goudvingers is technologie in staat geweest om te vorderen tot de moderne reeks mobiele apparaten die miljoenen nu dagelijks gebruiken. Bovendien hebben goudvingers industrieën in staat gesteld om productiever en capabeler te worden dan ooit tevoren.

Naarmate toenemende hoeveelheden technologie afhankelijk zijn van goudvingers, is het cruciaal om ze te plateren en te testen naar de hoogste standaarden. Alleen op deze manier kunt u maximaal rendement zonder fouten garanderen van de tech-producten die printplaten gebruiken. Bij Millennium Circuits Limited leveren we PCB's van de hoogste kwaliteit voor klanten in diverse industrieën. Neem vandaag nog contact met ons op voor een gratis offerte.

Vraag een gratis offerte aan