Schrägen- und Planungsdetails von Leiterplatten-Goldfingern

Keywords: Goldfinger-Leiterplatten, Vergoldete Leiterplatten

Um Verbindungen zwischen verschiedenen Platinen zu ermöglichen, befinden sich die vergoldeten schlanken Steckverbinder, die als Goldfinger-Leiterplatten bezeichnet werden, am Rand von gedruckten Leiterplatten. Sie funktionieren lange Zeit mit hervorragender Leitfähigkeit und der härtesten verfügbaren Goldart; sie werden aus Vollgold hergestellt. Die Dicke der Goldfinger liegt typischerweise zwischen 3 und 50 Mikron.

Da Gold nach Silber und Kupfer die höchste elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist, wird es für diese Finger gewählt. Um den Widerstand der Finger gegen Abnutzung zu erhöhen, wird Gold manchmal mit Kobalt und Nickel kombiniert. Leiterplatten werden mehrfach voneinander getrennt oder verbunden. Daher unterliegen diese Verbindungspunkte einem gewissen Verschleiß.

Für diese Oberflächenveredelung beträgt die Reinheit 99,9% reines Gold für alle Goldanwendungen auf Leiterplatten. Es gibt viele Arten von Goldoberflächen, die auf gedruckte Leiterplatten aufgebracht werden, einige sind Teil der fertigen Baugruppe. Um die stromlose Nickelbeschichtung und die darunterliegende Schicht für den Bestückungsprozess zu schützen, werden SMT-Bauteile und Durchkontaktierungen verwendet.

Was ist das Abfasen von PCB-Goldfingern?

Der Beschichtungsprozess für PCB-Goldfinger beginnt nach dem Auftrag der Lötstoppmaske und vor der Oberflächenveredelung. Er umfasst die folgenden Schritte:

• Ab fasen: Um ein einfacheres Einführen in die entsprechende Öffnung zu ermöglichen, werden die Kanten in einem bestimmten Winkel verjüngt oder abgeschrägt.
• Vergoldung: In diesem Schritt werden über der Nickelschicht zwischen 1 und 2 Mikron Hartgold aufgebracht. Um den Oberflächenwiderstand zu erhöhen, wird in der Praxis häufig Kobalt zum Gold hinzugefügt.
• Nickelbeschichtung: Zunächst werden auf die Steckverbinderkanten der Finger zwischen 2 und 6 Mikron Nickel aufgebracht.

PCB-Goldfinger-Designspezifikationen:

• Es ist nicht ratsam, plattierte Durchkontaktierungen (PTH) innerhalb von 1 mm von Goldfingern anzuordnen.
• Um eine Freilegung beim Abfasen zu verhindern, sollten die inneren Leiterplattenschichten in Richtung der Leiterplattenkanten kupferfrei sein.
• Ein brüchiges und schwaches Leiterplattenmaterial kann die Folge von Abweichungen von den Standard-Abständen sein.
• Zwischen dem Platinenrand und den Goldfingern sollte ein Abstand von mindestens 0,5 mm eingehalten werden.
• Die vergoldeten Leiterplatten sollten mit den Kontaktflächen nach außen, weg von der Mitte der Leiterplatte, angeordnet sein.
• In der Nähe der Goldfinger sollten keine Siebdrucke oder Lötstoppmasken angebracht werden.

Leiterplatten mit ungleich langen Goldfingern:

Bei einigen Leiterplatten sind die Goldfinger absichtlich kürzer als andere gestaltet. Das relevanteste Beispiel für eine solche Leiterplatte ist diejenige, die für Speicherkartenleser verwendet wird. Das mit den längeren Fingern verbundene Gerät muss zuerst mit Strom versorgt werden, bevor die mit den kürzeren Fingern verbundenen Komponenten aktiv sind.

Leiterplatten mit unterbrochenen Goldfingern

Innerhalb derselben Finger derselben Leiterplatte sind einige ebenfalls unterbrochen und segmentiert; die Goldfinger variieren in der Länge. Solche Leiterplatten eignen sich für robuste Geräte und wasserfeste Anwendungen.

Qualitätsmaßstäbe für PCB-Goldfinger:

Der Verband der Elektronikindustrie (IPC) schlägt mehrere Standards für die Herstellung von PCB-Goldfingern vor. Die IPC-Normen lauten wie folgt:

• Substanzanordnung: Die Vergoldung sollte zwischen 5 und 10 % Kobalt enthalten, um maximale Steifigkeit entlang der Kanten der Leiterplatten-Goldfinger zu erreichen.
• Dicke: Im Bereich von 2 bis 50 Mikrozoll sollte die Plattierungsdicke beibehalten werden. Die Standarddicken nach Größe sind 0,125 Zoll, 0,062 Zoll, 0,031 Zoll und 0,093 Zoll.
• Sichtprüfung: Mit einer Vergrößerungslinse wird eine visuelle Untersuchung durchgeführt. Die Kontaktkanten sollten frei von überschüssiger Beschichtung wie Nickel sein, eine saubere Oberfläche haben und zudem glatt sein.
• Klebebandtest: Um die Haftfähigkeit der Vergoldung zusammen mit den Kontakten zu überprüfen, wird dieser durchgeführt. Über die Kontaktkanten wird ein Stück Klebeband geklebt und anschließend wieder entfernt. Im nächsten Schritt wird das Klebeband auf Anzeichen von ablösbarer Beschichtung untersucht. Falls sich Gold auf dem Klebeband befindet, gilt die Beschichtung für einen gleichmäßigen Ein- und Auswurf als unzureichend.

ENIG

Weichgold ist die bekannteste Oberflächenveredelung, die von Konstrukteuren verwendet wird. Es ist relativ einfach zu handhaben und selbstlimitierend und wird bei 1-3 Mikrozoll Dicke verarbeitet. Bei der Anwendung, welche die Verarbeitungsschwierigkeiten in der Montage erleichtert, ist die chemische Nickel-Immersion-Gold-Beschichtung (ENIG) als Oberflächenveredelung sehr flach.

In letzter Zeit haben wir beobachtet, dass Konstruktionsingenieure ihre Anfragen erhöht haben, mehr Gold aufzutragen, wohl wissend, dass Gold ein Nebenprodukt ist. 4-8 Mikrozoll zum Beispiel veränderten den Standardprozess während der Produktion, fügten Vorlaufzeit hinzu, und das Hinzufügen so viel Gold verursacht zusätzliche Kosten. Während diese Sonderaufträge bearbeitet werden, schränkt dies die Produktpalette ein, die bewegt werden kann. Aber warum sollte die Goldmenge erhöht werden? Für die Anpassung der Verarbeitung könnte das zusätzliche Gold bei der Konservierung helfen, es muss jedoch bedacht werden, dass nur die erforderlichen Bereiche behandelt werden.

ENEPIG

Ähnlich wie ENIG, nur dass der Verbindung Palladium hinzugefügt wird, und zwar durch chemisches Nickel, chemisches Palladium, Immersionsgold (ENEPIG). Es gab Probleme, als ENIG erstmals eingeführt wurde. Zwei zu nennen sind schwarze Pads und Benetzungsfehler. Um die Benetzung und den Schutz zu verbessern, glaubte man, dass die Zugabe von Palladium zu basischem Nickel das Problem begrenzen würde.

Wie erwartet setzte sich die ENEPIG-Veredelung nicht durch. Bei der Fertigung verärgerte sie die Konstrukteure und Käufer, erforderte eine separate Verarbeitungslinie und fügte aufgrund des teuren Palladiums Kosten hinzu. Je nach Volumen stiegen die Kosten um 35-60 %, und diese Veredelung verlängerte die Bearbeitungszeiten. Die Vorlaufzeiten verlängerten sich zusammen mit den zusätzlichen Kosten. Üblicherweise läuft sie nur, wenn die Linie voll ausgelastet ist oder einmal pro Monat, obwohl der Prozess an sich funktionsfähig ist.

Für die Haltbarkeit und das Drahtbonden bietet diese Veredelung einige Vorteile, hat aber auch erhebliche Nachteile.

Goldfinger

Goldkontakte bieten verschiedene Anwendungsmöglichkeiten. Einige sind für eine Verbindung zu einem Mainboard oder ähnlichem und für einen Steckkartenanschluss bestimmt. Eine Immersionsoberfläche kann bei einer Karte vorhanden sein, die eingesteckt bleibt, oder für die gesamte Lebensdauer ihres Lebenszyklus, während eine Karte, die wiederholt entfernt und eingesteckt wird, eine harte, vergoldete Oberfläche haben sollte.

Häufig wird eine Leiterplatte in Kombination mit einem Folientastschalter verwendet, wobei die darunterliegende Goldschicht zahlreiche Betätigungskräfte einer Tastatur aushält. Die Vergoldung auf den Kontaktzungen einer Tastatur wird typischerweise vom Fachmann mit 200-300 Mikrozoll definiert. Zahlreiche Betätigungsvorgänge oder Kräfte werden durch Hartgold bewältigt.

Betrachten Sie Ihren Taschenrechner oder Ihre Tastatur, um die Langlebigkeit besser zu verstehen. Jeder Druck sollte eine Verbindung für eine lange Nutzungsdauer gewährleisten. Diese Art der Vergoldung wird durch elektrische Ladung elektrolytisch oder galvanisch aufgetragen, anstatt durch eine rein chemische Reaktion. Durch Ändern der Plattierungsdauer kann die Dicke der Leiterplatten-Goldfinger gesteuert werden.