多くの電子システムでは、耐久性の高い電気接続を実現するために、PCBの金メッキ接点が使用されています。これは、パーソナルコンピュータのグラフィックカードやメモリモジュールから、車載電子機器、産業用制御機器まで多岐にわたります。回路基板の端に配置されたこれらの金メッキ接点は、回路基板と接続コネクタ間で電力と信号を伝送し、繰り返し挿入・取り外しに耐えることができます。
金メッキ端子はプリント基板上で占める面積は小さいものの、その設計と製造は決して容易ではありません。この記事では、プリント基板の金メッキ端子とは何か、金メッキ端子の種類、用途、そして長期的な信頼性を確保するために重要な設計、面取り、製造規格について解説します。
PCB ゴールドフィンガーとは何ですか?
金メッキされたコネクタは、プリント基板の端に沿って配置されています。その目的は、二次基板をコンピュータやスマートフォンなどのデバイスのマザーボードに接続できるようにすることです。つまり、プリント基板上の金メッキコネクタは、異なるチップやコンポーネントを接続し、確立されたプロトコルを介して通信するための架け橋として機能します。コンピュータチップと回路基板間の明確な通信経路を提供し、命令の実行を可能にするため、Wi-Fi、RAM、プロセッサなどの機能にとって特に重要です。
金の指輪の表面処理方法には、主に2つの方法があります。
無電解ニッケル浸漬金めっき（ENIG）は、はんだ付け性や表面の平滑性に優れているため広く使用されています。しかし、金めっき層が薄く（通常2～5μインチ）、柔らかいため、繰り返し挿入することで摩耗しやすく、高周波嵌合用途には適していません。
ハードゴールド― ENIGと比較して、ハードゴールドは金膜が厚く（通常30～50μインチ）、耐摩耗性に優れているため、耐久性と繰り返し接続が求められる用途に最適です。欠点は、製造コストが高いことです。
ゴールドフィンガーPCBの種類
プリント基板上の金メッキには、主に3つの種類があります。
- 通常のゴールドフィンガー（フラッシュゴールドフィンガーとも呼ばれる）：長方形の はんだパッド長さと幅が均一で、ボードの端に沿ってきれいに並べられています。
- セグメント型PCBゴールドフィンガー（断続型ゴールドフィンガーとも呼ばれる）：このタイプのはんだパッドは長方形ですが、長さは様々で、基板の端に配置されています。前面に切断された部分があります。
- ロングショート・ゴールドフィンガー（または不均等ゴールドフィンガー）：基板の端に沿って異なる長さの長方形のパッドが配置されており、ロングショート・ゴールドフィンガーまたは不均等ゴールドフィンガーと呼ばれることが多い。メモリモジュール、USBドライブ、カードリーダーなどの接続によく使用される。
PCBの金メッキ端子は何に使われるのですか？
PCBのゴールドフィンガーは、コンピューターやその他のデバイス内のコンポーネント間の接続を可能にするために、様々な用途で使用されています。以下に、最も広く使用されている用途をいくつかご紹介します。
相互接続ポイント— 二次基板は、PCI、ISA、 AGPなどのメス型スロットを介してメインマザーボードに接続されます。これらのスロットにある金メッキされた端子は、周辺機器やカードとコンピュータ本体との間で信号を伝送します。これは、コンピュータ（メモリや拡張カードスロット）、サーバー、産業用制御システムなどで一般的に用いられています。
特殊アダプタ― PCB金メッキコネクタは、マザーボードに差し込む垂直拡張カードを介して、パーソナルコンピュータに数多くのパフォーマンス向上機能を追加できます。これにより、グラフィック処理能力とオーディオ出力が向上します。これらは、より高いパフォーマンスが求められるゲーミングPCやワークステーションでよく見られます。
外部接続― スピーカー、スキャナー、プリンターなど、コンピュータステーションに追加される周辺機器は、タワー型PCの背面にある専用スロットに接続します。これらのポートはプリント基板（PCB）に接続され、金メッキ端子を介してマザーボードと接続されます。さらに、車載エレクトロニクスやホームエンターテイメントシステムも、安定した信頼性の高いパフォーマンスを実現するために金メッキ端子接続に依存しています。
PCBゴールドフィンガーベベル
PCBの金メッキ端子の面取りとは、回路基板の端を斜めにカットし、金メッキ端子に沿ってテーパー状の形状を作る工程のことです。この工程の目的は、端子を対応するスロットやコネクタに容易に挿入できるようにすることです。
PCB金メッキおよび面取り加工
回路基板への金メッキは、ソルダーマスクの塗布後、最終表面処理工程の前に行われます。この工程は3つの段階から構成されます。
- ニッケルめっき：まず、フィンガーの接続端にニッケルの下地層をめっきします。これは、銅と金層間の密着性を高め、銅が金層に拡散するのを防ぐバリア層を形成するためです。
- 金メッキ：次に、ニッケル層の上に硬質の金メッキを施します。金は、硬度を高め、表面抵抗を低減し、複数回の嵌合サイクル後も金メッキされたフィンガーの寿命を延ばすために、コバルトと合金化されることがあります。
- 面取り：最後のステップは、基板の厚さとコネクタの要件に基づいて、金メッキ端子の端を20°、30°、または45°の角度で面取りすることです。
MOKO TechnologyにおけるPCB金メッキフィンガーの面取りパラメータ
下記の表は、MOKO Technologyで使用されている標準的な面取りパラメータを示しています。
| 角度(α) | 基板の厚さ(d) | 残りの厚み | 面取り深さ(h) |
| 20° | 1.6 mm | 0.5 mm | 1.51 mm |
| 2.0 mm | 0.65 mm | 1.85 mm | |
| 2.4 mm | 0.7 mm | 2.34 mm | |
| 30° | 1.6 mm | 0.5 mm | 0.95 mm |
| 2.0 mm | 0.65 mm | 1.16 mm | |
| 2.4 mm | 0.7 mm | 1.47 mm | |
| 45° | 1.6 mm | 0.5 mm | 0.5 mm |
| 2.0 mm | 0.65 mm | 0.65 mm | |
| 2.4 mm | 0.7 mm | 0.7 mm |
PCBゴールドフィンガーの設計ルール
- めっきスルーホールはフィンガーから少なくとも1mm離してください。めっきスルーホールは、全層でホールの周囲に銅めっきを施す必要があります。この銅がめっき中に金フィンガーに流れ込み、汚染やめっき厚の問題を引き起こす可能性があります。1mmのキープアウトを設けることで、これを防ぐことができます。
- 指とソルダーマスクまたはシルクスクリーン印刷との間に十分な間隔を空けてください。これにより、塗布中に材料が指に溢れ、挿入が妨げられるのを防ぎます。
- 指を基板の部品中心の反対側に向けます。これにより、基板の裏面にある部品を邪魔することなく、挿入と位置合わせが容易になります。
- 置かないでください SMD部品フィンガーから1mm以内に、メッキスルーホール、またははんだパッドを配置します。これにより、インターフェースコネクタとの干渉を防止できます。
- フィンガーの下の内層銅箔をすべて除去します。通常はフィンガー幅の端から3mm以上除去します。これにより、PCBの面取り加工時に内層銅箔が露出し、見た目が悪くなるのを防ぎます。
- 指の長さは40mm程度までに制限してください。それ以上長いと、取り扱いや挿入時に損傷する恐れがあります。
- 材料があふれて蓄積の問題を引き起こす可能性がある、指のすぐ隣の領域では、はんだマスクまたはシルクスクリーン印刷を避けてください。
- フィンガー周囲のソルダーマスクに連続した開口部を設けます。これにより、スコアラインやスチールメッシュが不要になります。
回路基板のゴールドフィンガーの規格
プリント基板の金メッキ端子は、信頼性の高い動作を保証するために、厳格な品質および性能基準を満たす必要があります。プリント基板の金メッキ端子規格の主な側面は以下のとおりです。
- 外観品質：深さ0.1μm以上、長さ1mm以上の傷、膨れ、酸化、異物付着がないこと。IPC-A-610クラス2/3規格に基づき、20～50倍の倍率で検査。
- めっき品質：硬質金層 ≥0.8μm、ニッケル下地層 ≥5μm。金純度 ≥99.9%、ニッケル純度 ≥99.5%。引張試験による密着強度 ≥0.5N/mm。
- 寸法精度 – 長さ公差は±0.1mm、幅公差は±0.05mm、ピッチ公差は±0.03mm、面取り角度は45°±5°、面取り長さは0.5～1mmです。
- 電気的性能 ― 初期接触抵抗は50mΩ以下であり、1,000回の挿入サイクル後も100mΩ以下であること。1Aの電流を1時間流した場合の抵抗値の変化は10%以下であること。
- 環境耐性 — -40℃～85℃の温度サイクルを50回耐え、5% NaCl溶液中での24～48時間の塩水噴霧試験、および10～2000Hzの振動試験に合格し、めっきの剥落はありません。
結論
プリント基板の金メッキ端子は小型ですが、家電製品から自動車、産業機器に至るまで、さまざまな機器間の電気接続を確実に行う上で非常に重要な役割を果たしています。そのため、金メッキ端子の種類、用途、設計規則、規格について理解しておくことが重要です。
MOKO Technologyは、20年近くにわたりプリント基板を製造してきました。当社は、高品質な金メッキ端子を基板上に製造することが可能です。金メッキの硬度と密着性を確保するため、業界標準を厳守しています。金メッキ端子の製造に関するご質問がございましたら、こちらをクリックしてお問い合わせください。
