Что такое «золотые контакты» на печатной плате? Полное руководство.

Во многих электронных системах используются золотые контакты на печатных платах для создания надежных электрических соединений, от видеокарт и модулей памяти в персональных компьютерах до автомобильной электроники и промышленных устройств управления. Расположенные вдоль края печатной платы, эти позолоченные контакты позволяют передавать питание и сигналы между печатной платой и соответствующим разъемом, и они выдерживают многократное подключение и отключение.

Несмотря на то, что золотые контакты занимают на печатной плате совсем немного места, их проектирование и изготовление отнюдь не просты. В этой статье объясняется, что такое золотые контакты для печатных плат, какие существуют их типы, области их применения, а также важные стандарты проектирования, обработки кромок и изготовления, которые могут помочь обеспечить долговременную надежность.

Что такое золотые пальцы на печатной плате?

«Золотые контакты» — это позолоченные разъемы, расположенные вдоль краев печатной платы. Их назначение — обеспечить взаимодействие дополнительной печатной платы с материнской платой компьютера или устройства, например, смартфона. Короче говоря, «золотые контакты» на печатной плате могут использоваться в качестве мостов для соединения различных микросхем и компонентов для обмена данными по установленным протоколам. Они обеспечивают свободный канал связи между компьютерными микросхемами и печатными платами для выполнения инструкций, что особенно важно для таких функций, как Wi-Fi, оперативная память и процессоры.

Существует два основных метода обработки поверхности золотых пальцев:

Химическое никелирование с иммерсионным золочением (ENIG) – ENIG широко используется благодаря своей паяемости и ровности поверхности. Однако оно не подходит для высокочастотных соединений, поскольку его золотое покрытие тонкое (обычно 2-5 мкм) и мягкое, что делает его склонным к износу при многократных вставках.

Твердое золото — по сравнению с ENIG, твердое золото имеет более толстую золотую пленку (обычно 30-50 мкм), поэтому оно более износостойкое и идеально подходит для применений, требующих долговечности и многократных соединений. Недостатком является более высокая себестоимость производства.

Типы печатных плат Gold Finger

На печатных платах встречаются три основных типа золотых контактов:

• Обычные золотые пальцы (также называемые плоскими золотыми пальцами): они имеют прямоугольную форму. площадки для пайкиодинаковой длины и ширины, аккуратно разложенные по краю доски.
  
• Сегментированные золотые пальцы печатной платы (также называемые прерывистыми золотыми пальцами): контактные площадки здесь прямоугольные, но могут быть разной длины, расположены на краю платы. Они имеют отсоединенную секцию спереди.
  
• Длинно-короткие золотые пальцы (также называемые неровными золотыми пальцами): это прямоугольные площадки разной длины вдоль края платы, часто называемые длинно-короткими золотыми пальцами или неровными золотыми пальцами. Вы часто найдете этот тип, используемый для соединений в модулях памяти, USB-накопителях, кард-ридерах и т. д.
  

Для чего используются золотые контакты на печатных платах?

Золотые пальцы печатной платы имеют множество общих применений, которые обеспечивают соединения между компонентами в компьютерах и других устройствах. Вот некоторые из их наиболее распространенных применений:

Точки соединения — Дополнительные печатные платы подключаются к основной материнской плате через гнезда, такие как PCI, ISA или AGP . Золотистые контакты в этих гнездах передают сигналы между периферийными устройствами и платами и самим компьютером. Это распространенная практика в компьютерах (слоты для карт памяти и расширения), серверах и системах промышленного управления.

Специальные адаптеры — позолоченные контактные разъемы на печатной плате позволяют значительно повысить производительность персональных компьютеров за счет перпендикулярных плат расширения, устанавливаемых в материнскую плату, обеспечивая улучшенную обработку графики и вывод звука. Они часто встречаются в игровых ПК и рабочих станциях, требующих более высокой производительности.

Внешние подключения — Периферийные устройства, подключаемые к компьютерной станции, такие как колонки, сканеры и принтеры, вставляются в специальные разъемы на задней панели корпуса. Эти порты соединяются с печатными платами, которые затем взаимодействуют с материнской платой через позолоченные контакты. Кроме того, автомобильная электроника и домашние развлекательные системы также зависят от позолоченных контактов для стабильной и надежной работы.

Снятие фаски с золотого пальца печатной платы

Скашивание золотых контактов на печатной плате — это процесс срезания края платы под углом для создания конусообразного профиля вдоль золотых контактов. Цель этой процедуры — облегчить вставку контактов в соответствующие пазы и разъемы.

Процесс нанесения золотого покрытия на контакты печатной платы и снятия фаски

Нанесение золотого покрытия на печатные платы производится после нанесения защитной маски, но до окончательной обработки поверхности. Процесс состоит из трех этапов:

1. Никелирование: Сначала на соединительные кромки контактов наносится базовый слой никеля. Это делается для создания барьерного слоя, который улучшает адгезию между медью и золотом и предотвращает диффузию меди в золотой слой.
2. Золотое покрытие: Затем поверх никелевого слоя наносится твердое золото. Иногда золото сплавляют с кобальтом для достижения повышенной твердости, снижения поверхностного сопротивления и увеличения срока службы золотых контактов даже после многократных циклов сопряжения.
3. Снятие фаски: Последний этап — снятие фаски с краев золотых контактов под углом 20°, 30° или 45° в зависимости от толщины платы и требований к разъему.

Параметры обработки кромок золотых контактов печатной платы в компании MOKO Technology

В таблице ниже приведены стандартные параметры снятия фаски, используемые в компании MOKO Technology:

Правила проектирования печатных плат Gold Fingers

• Держите плакированные сквозные отверстия на расстоянии не менее 1 мм от пальцев. Плакированные сквозные отверстия требуют медного покрытия вокруг отверстия на всех слоях. Эта медь может попасть на золотые пальцы во время плакирования и вызвать загрязнение или проблемы с толщиной плакирования. Поддержание зазора в 1 мм предотвращает это.
• Сохраняйте зазор между пальцами и любой паяльной маской или шелкографией. Это предотвращает перетекание материала на пальцы во время нанесения, что может помешать вставке.
• Ориентируйте пальцы на стороне платы, противоположной центру компонента. Это облегчает вставку и выравнивание, поскольку освобождает компоненты на нижней стороне.
• Не размещайте никаких SMD-детали, плакированные сквозные отверстия или паяные площадки в пределах 1 мм от пальцев. Это предотвращает помехи в интерфейсном разъеме.
• Удалите всю внутреннюю медь под пальцами, обычно на 3 мм за пределами ширины пальца. Это предотвращает обнажение внутреннего слоя меди во время скашивания/обрезания фаски печатной платы, что выглядит неэстетично.
• Ограничьте максимальную длину пальца до 40 мм. Более длинные пальцы подвержены повреждениям во время обработки и введения.
• Избегайте нанесения паяльной маски или шелкографии на участки, непосредственно прилегающие к пальцам, где материал может вытекать, вызывая проблемы с накоплением.
• Спроектируйте непрерывные отверстия в паяльной маске вокруг пальцев. Это исключает необходимость в линиях надреза или стальной сетке.

Стандарты печатных плат Gold Fingers

Для обеспечения надежной работы золотые контакты на печатной плате должны соответствовать строгим стандартам качества и производительности. Ключевые аспекты стандартов золотых контактов на печатной плате включают в себя:

• Визуальное качество: отсутствие царапин глубиной более 0.1 мкм и длиной более 1 мм, отсутствие вздутий, окисления и посторонних примесей. Проверка проводилась при увеличении 20–50x в соответствии со стандартами IPC-A-610 класса 2/3.
• Качество покрытия: слой твердого золота ≥0.8 мкм, подслой никеля ≥ 5 мкм. Чистота золота ≥99.9% и чистота никеля ≥99.5%. Испытание на растяжение для измерения прочности сцепления ≥0.5 Н/мм.
• Точность размеров – допуск по длине составляет ±0.1 мм, допуск по ширине – ±0.05 мм, допуск по шагу – ±0.03 мм, угол фаски – 45° ± 5°, а длина фаски – 0.5–1 мм.
•  Электрические характеристики — Начальное контактное сопротивление не превышает 50 мОм и не превышает 100 мОм после 1,000 циклов подключения. Изменение сопротивления должно быть ≤10% при использовании тока 1 А в течение 1 часа.
•  Устойчивость к воздействию окружающей среды — Выдерживает термические циклы от -40°C до 85°C в течение 50 циклов, проходит испытание солевым туманом в 5%-ном растворе NaCl в течение 24-48 часов и вибрационные испытания при частоте 10-2000 Гц без потери покрытия.

Заключение

Золотистые контакты на печатных платах могут быть небольшими по размеру, однако они играют жизненно важную роль в обеспечении эффективного электрического соединения между различными устройствами, от бытовой электроники до автомобильной и промышленной техники. Поэтому важно знать о типах золотых контактов, их применении, правилах проектирования и стандартах.

В компании MOKO Technology мы производим печатные платы уже почти 20 лет. Мы можем изготавливать высококачественные золотые контакты на печатных платах. Мы строго следуем отраслевым стандартам, чтобы гарантировать необходимую твердость и адгезию золочения. Если у вас есть какие-либо вопросы о наших возможностях по изготовлению золотых контактов, пожалуйста, нажмите здесь, чтобы связаться с нами.