Que sont les contacts dorés sur circuit imprimé ? Un guide complet

De nombreux systèmes électroniques utilisent des contacts plaqués or sur les circuits imprimés pour assurer des connexions électriques durables, qu'il s'agisse des cartes graphiques, des modules de mémoire d'ordinateurs personnels, de l'électronique automobile ou des dispositifs de contrôle industriels. Situés en bordure du circuit imprimé, ces contacts plaqués or permettent le transfert d'énergie et de signaux entre le circuit imprimé et son connecteur, et résistent à des insertions et des retraits répétés.

Bien que les contacts dorés n'occupent qu'une petite surface sur un circuit imprimé, leur conception et leur fabrication sont loin d'être simples. Cet article explique ce que sont les contacts dorés sur les circuits imprimés, les différents types de contacts dorés, leurs applications, ainsi que les normes importantes de conception, de chanfreinage et de fabrication qui contribuent à garantir une fiabilité à long terme.

Que sont les PCB Gold Fingers ?

Les contacts dorés désignent les connecteurs plaqués or situés sur les bords d'un circuit imprimé. Leur rôle est de permettre à une carte de circuit imprimé secondaire de se connecter à la carte mère d'un ordinateur ou d'un appareil comme un smartphone. En résumé, ces contacts dorés servent de ponts pour connecter différentes puces et composants et leur permettre de communiquer via des protocoles établis. Ils assurent une communication directe entre les puces et les cartes de circuit imprimé, permettant ainsi l'exécution des instructions, ce qui est particulièrement important pour des fonctions telles que le Wi-Fi, la mémoire vive (RAM) et les processeurs.

Il existe deux principales méthodes de traitement de surface pour les doigts en or :

Le nickelage chimique avec immersion dans l'or (ENIG) est largement utilisé pour sa soudabilité et sa planéité de surface. Cependant, il ne convient pas aux applications d'accouplement à haute fréquence car son revêtement d'or est mince (généralement de 2 à 5 µm) et tendre, ce qui le rend sensible à l'usure due aux insertions répétées.

Or dur — Comparé à l’ENIG, l’or dur possède un film d’or plus épais (généralement de 30 à 50 µm), ce qui le rend plus résistant à l’usure et idéal pour les applications exigeant une grande durabilité et des connexions répétées. Son principal inconvénient réside dans son coût de fabrication plus élevé.

Types de PCB Gold Finger

Il existe trois principaux types de contacts dorés sur les circuits imprimés :

• Doigts d'or réguliers (également appelés doigts d'or affleurants) : Ce sont des doigts rectangulaires pastilles de soudurede longueur et de largeur uniformes, soigneusement disposées le long du bord de la planche.
  
• Doigts d'or segmentés pour PCB (également appelés doigts d'or intermittents) : les pastilles de soudure sont rectangulaires, mais peuvent être de différentes longueurs, et sont situées sur le bord de la carte. Elles présentent une section déconnectée à l'avant.
  
• Doigts d'or longs-courts (également appelés doigts d'or irréguliers) : il s'agit de pastilles rectangulaires de différentes longueurs le long du bord de la carte, souvent appelées doigts d'or longs-courts ou doigts d'or irréguliers. Ce type de connecteur est souvent utilisé pour les connexions des modules mémoire, des clés USB, des lecteurs de cartes, etc.
  

À quoi servent les contacts dorés sur les circuits imprimés ?

Les doigts d'or pour circuits imprimés ont de nombreuses utilisations courantes, permettant de connecter les composants des ordinateurs et autres appareils. Voici quelques-unes de leurs applications les plus répandues :

Points d'interconnexion — Les cartes secondaires se connectent à la carte mère principale via des connecteurs femelles tels que PCI, ISA ou AGP . Les contacts dorés de ces connecteurs transmettent les signaux entre les périphériques, les cartes d'extension et l'ordinateur. Ce type de connexion est courant dans les ordinateurs (emplacements pour cartes mémoire et d'extension), les serveurs et les systèmes de contrôle industriels.

Adaptateurs spéciaux — Les connecteurs plaqués or sur circuit imprimé permettent d’ajouter de nombreuses cartes d’extension perpendiculaires à la carte mère, offrant ainsi des performances graphiques et audio améliorées. On les retrouve fréquemment dans les PC de jeu et les stations de travail exigeantes.

Connexions externes — Les périphériques ajoutés à un ordinateur, tels que des haut-parleurs, des scanners et des imprimantes, se branchent sur des connecteurs spécifiques à l’arrière du boîtier. Ces ports sont reliés à des circuits imprimés qui communiquent ensuite avec la carte mère via des contacts plaqués or. De plus, les systèmes électroniques automobiles et les installations de divertissement à domicile dépendent de ces connexions plaquées or pour un fonctionnement stable et fiable.

Biseautage des doigts en or PCB

Le chanfreinage des contacts dorés sur les circuits imprimés consiste à découper le bord du circuit imprimé en biseau afin de créer un profil conique le long des contacts dorés. Ce procédé facilite l'insertion des contacts dans les fentes et connecteurs correspondants.

Procédé de placage et de biseautage des contacts dorés des circuits imprimés

Le plaquage or des contacts est effectué sur les cartes de circuits imprimés après l'application du vernis épargne mais avant le traitement de surface final. Le processus comporte trois étapes :

1. Nickelage : On commence par déposer une couche de nickel sur les bords de connexion des contacts. Cette étape permet de créer une barrière qui améliore l’adhérence entre le cuivre et la couche d’or et empêche la diffusion du cuivre dans l’or.
2. Placage or : Ensuite, une couche d’or dur est déposée sur la couche de nickel. L’or est parfois allié à du cobalt afin d’accroître sa dureté, de réduire la résistance de surface et d’allonger la durée de vie des contacts en or, même après de nombreux cycles d’insertion.
3. Biseautage : La dernière étape consiste à biseauter les bords des doigts en or à un angle de 20°, 30° ou 45° en fonction de l’épaisseur de la carte et des exigences du connecteur.

Paramètres de biseautage des contacts dorés des circuits imprimés chez MOKO Technology

Le tableau ci-dessous présente les paramètres de chanfreinage standard utilisés chez MOKO Technology :

Règles de conception des PCB Gold Fingers

• Maintenez une distance d'au moins 1 mm entre les trous métallisés et les doigts. Ces trous nécessitent un placage de cuivre sur toutes les couches. Ce cuivre peut s'infiltrer sur les doigts en or pendant le placage et provoquer une contamination ou des problèmes d'épaisseur. Un dégagement de 1 mm permet d'éviter ce problème.
• Maintenez un espacement suffisant entre les doigts et tout masque de soudure ou sérigraphie. Cela évite tout débordement de matériau sur les doigts lors de l'application, ce qui pourrait gêner l'insertion.
• Orientez les doigts du côté de la carte opposé au centre du composant. Cela facilite l'insertion et l'alignement, car cela libère les composants situés sur la face inférieure.
• Ne placez aucun pièces CMS, des trous métallisés ou des pastilles de soudure à moins de 1 mm des doigts. Cela évite toute interférence avec le connecteur d'interface.
• Retirez toute la couche de cuivre interne sous les doigts, généralement 3 mm au-delà du bord des doigts. Cela évite que la couche de cuivre interne ne soit exposée lors du biseautage/chanfreinage du circuit imprimé, ce qui est inesthétique.
• Limitez la longueur maximale des doigts à environ 40 mm. Les doigts plus longs sont plus susceptibles d'être endommagés lors de la manipulation et de l'insertion.
• Évitez l'impression de masque de soudure ou de sérigraphie dans les zones immédiatement adjacentes aux doigts où le matériau peut déborder et provoquer des problèmes d'accumulation.
• Prévoir des ouvertures continues dans le masque de soudure autour des doigts. Cela évite d'avoir recours à des lignes de marquage ou à des treillis métalliques.

Normes des doigts d'or des circuits imprimés

Les contacts dorés des circuits imprimés doivent répondre à des normes strictes de qualité et de performance pour garantir un fonctionnement fiable. Les principaux aspects de ces normes sont les suivants :

• Qualité visuelle : aucune rayure de plus de 0.1 µm de profondeur ni de plus de 1 mm de longueur, aucune boursouflure, aucune oxydation ni aucun résidu étranger. Inspection réalisée à un grossissement de 20 à 50x conformément à la norme IPC-A-610 Classe 2/3.
• Qualité du placage : couche d’or dur ≥ 0.8 µm, sous-couche de nickel ≥ 5 µm. Pureté de l’or ≥ 99.9 % et pureté du nickel ≥ 99.5 %. Test d’arrachement pour mesurer la résistance à l’adhérence ≥ 0.5 N/mm.
• Précision dimensionnelle – La tolérance de longueur est de ±0.1 mm, la tolérance de largeur est de ±0.05 mm, la tolérance de pas est de ±0.03 mm, et l'angle de chanfrein est de 45° ± 5°, et la longueur du chanfrein est de 0.5 à 1 mm.
•  Performances électriques — La résistance de contact initiale ne dépasse pas 50 mΩ et ne dépasse pas 100 mΩ après 1 000 cycles d’insertion. La variation de résistance doit être ≤ 10 % lors de l’utilisation d’un courant de 1 A pendant 1 heure.
•  Résistance environnementale — Résiste aux cycles thermiques de -40 °C à 85 °C pendant 50 cycles, réussit le test au brouillard salin à 5 % de NaCl pendant 24 à 48 heures et les tests de vibration à 10-2000 Hz sans perte de placage.

Conclusion

Les contacts dorés des circuits imprimés, bien que de petite taille, jouent un rôle essentiel en garantissant des connexions électriques efficaces entre différents dispositifs, allant de l'électronique grand public aux applications automobiles et industrielles. Il est donc important de connaître les différents types de contacts dorés, leurs utilisations, les règles de conception et les normes en vigueur.

Chez MOKO Technology, nous fabriquons des circuits imprimés depuis près de 20 ans. Nous sommes en mesure de réaliser des contacts dorés de haute qualité sur ces circuits. Nous respectons scrupuleusement les normes industrielles afin de garantir une dureté et une adhérence optimales du plaquage or. Pour toute question concernant nos capacités de fabrication de contacts dorés, veuillez cliquer ici pour nous contacter.