Leitfaden für Leiterplatten-Goldfinger

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• Was sind Goldfinger
• Wie werden goldene Finger verwendet
• Goldfinger-Spezifikationen, die Sie kennen sollten
• Abschrägung der PCB-Goldfinger
• Wie Goldfinger die Welt verändern

In der heutigen computerisierten und mobil aktivierten Welt werden Signale zwischen zahlreichen Geräten gesendet. Für jeden auszuführenden Befehl muss eine Kommunikation zwischen zwei oder mehr Leiterplatten erfolgen. Ohne Goldfinger, die als Verbindungskontakte zwischen Mainboards und Komponenten wie Grafik- oder Soundkarten dienen, wäre all das nicht möglich.

Die zur Übertragung dieser Signale und Befehle verwendete Technologie ist ein großer Fortschritt gegenüber früherer Elektronik, die typischerweise aus separaten Modulen bestand, die nur schwer miteinander in Verbindung gebracht werden konnten. Mit Goldfingern werden die Prozesse einer Platine sofort von der Hauptverarbeitungsplatine gelesen.

Die mit dieser fortschrittlichen Technologie verbundenen Prozesse erstrecken sich über alle Ecken des öffentlichen und privaten Sektors. In der Welt der Fertigung werden Signale zwischen verschiedenen Geräten und Maschinen gesendet, um eine Reihe von Prozessen auszuführen, von denen viele nicht von Menschenhand ausgeführt werden könnten. In Automontagefabriken und Lebensmittelverpackungsbetrieben werden zahlreiche Befehle von computergesteuerten Maschinen ausgeführt, von denen die meisten Leiterplatten der einen oder anderen Größe verwenden.

Viele der heutigen industriellen Prozesse werden durch Goldfinger ermöglicht. Was sind sie also und warum sind sie so wichtig für das Innenleben der Computertechnologie?

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Was sind Goldfinger?

Goldfinger sind die vergoldeten Säulen, die Sie entlang der Verbindungskanten von Leiterplatten (PCBs) sehen. Der Zweck von Goldfingern besteht darin, eine sekundäre Leiterplatte mit der Hauptplatine eines Computers zu verbinden. PCB-Goldfinger werden auch in verschiedenen anderen Geräten verwendet, die über digitale Signale kommunizieren, wie z. B. Verbraucher-Smartphones und Smartwatches. Gold wird aufgrund der hervorragenden Leitfähigkeit der Legierung für die Verbindungspunkte entlang einer Leiterplatte verwendet.

Es gibt zwei Arten von Gold, die für das Gold-Fingerplattierungsverfahren für Leiterplatten geeignet sind:

• Stromloses Nickel-Immersions-Gold (ENIG) : Dieses Gold ist kostengünstiger und leichter zu löten als galvanisiertes Gold, aber seine weiche, dünne Zusammensetzung (normalerweise 2–5 u Zoll) macht ENIG ungeeignet für die abrasiven Effekte beim Einsetzen und Entfernen von Leiterplatten.
• Galvanisiertes Hartgold : Dieses Gold ist fest (hart) und dick (normalerweise 30 u”) und somit idealer für die abrasiven Effekte der ständigen Verwendung von Leiterplatten.

Goldfinger machen es möglich, dass verschiedene Leiterplatten miteinander kommunizieren. Von der Stromquelle zum Gerät oder zur Ausrüstung müssen Signale zwischen mehreren Kontakten übertragen werden, damit ein bestimmter Befehl ausgeführt wird.

Sobald Sie einen Befehl drücken, wird das Signal zwischen einer oder mehreren Leiterplatten übertragen, bevor es gelesen wird. Wenn Sie beispielsweise auf einem mobilen Gerät einen Fernbefehl drücken, wird das Signal von dem PCB-fähigen Gerät in Ihrer Hand an das nahe oder entfernte Gerät gesendet, das wiederum das Signal mit seiner eigenen Platine empfängt.

Der Prozess der Beschichtung von Goldfingern umfasst eine Reihe sorgfältiger Schritte. Dadurch wird sichergestellt, dass jede Leiterplatte, die die Produktionslinie verlässt, ordnungsgemäß ausgestattet ist, um Signale fehlerfrei zu leiten. Die in den Beschichtungsprozess einbezogenen Standards tragen auch dazu bei, eine perfekte Passung zwischen den Goldfingern auf jeder Leiterplatte und den entsprechenden Steckplätzen auf einem bestimmten Motherboard zu gewährleisten.

Um sicherzustellen, dass all diese Finger und Schlitze wie angegossen passen, muss jede Leiterplatte eine Reihe von Inspektionen und Fehlertests bestehen. Wenn die Goldbeschichtung auf einer Leiterplatte nicht glatt ist oder nicht ausreichend an der Oberfläche haftet, reichen die Ergebnisse nicht für eine kommerzielle Freigabe aus.

Damit die Goldfinger der Leiterplatte zusammenkommen, muss der Plattierungsprozess in Schritten durchgeführt werden, bei denen zuerst die umgebenden Details der Platine fertiggestellt werden. Wenn es an der Zeit ist, die Finger zu plattieren, wird Nickel auf das Kupfer aufgebracht. Dann wird als letztes das Oberflächenfinish aufgetragen. Ist alles ausgehärtet, wird die Platte unter einer Lupe begutachtet und Haftungstests unterzogen.

Wie werden Goldfinger verwendet?

Als Verbindungskontakte zwischen zwei benachbarten Leiterplatten werden Goldfinger verwendet. Abgesehen von seiner Leitfähigkeit besteht der Zweck des Goldes darin, die Verbindungskanten bei vielen Anwendungen vor Verschleiß zu schützen. Aufgrund der Festigkeit von Hartgold bei seiner angegebenen Dicke ermöglichen Goldfinger, dass eine Leiterplatte bis zu 1.000 Mal in einem entsprechenden Steckplatz verbunden, getrennt und wieder verbunden werden kann.

Die Funktionen von Goldfingern sind vielseitig. Bei jedem Computer-Setup werden Sie eine Reihe von Peripheriegeräten sehen, die dank PCB-Goldfingern mit dem Computer selbst verbunden sind. Einige der am weitesten verbreiteten Verwendungen von Goldfingern sind die folgenden:

• Verbindungspunkte : Wenn eine sekundäre Platine mit dem Haupt-Motherboard verbunden wird, erfolgt dies über einen von mehreren weiblichen Steckplätzen, wie z. B. einen PCI-, ISA- oder AGP-Steckplatz. Durch diese Schlitze leiten die goldenen Finger Signale zwischen einem Peripheriegerät oder einer internen Karte und dem Computer selbst.
• Spezialadapter : Goldfinger ermöglichen es, einem Personal Computer zahlreiche Leistungsverbesserungen hinzuzufügen. Durch sekundäre PCBs, die senkrecht in das Motherboard gesteckt werden, kann ein Computer verbesserte Grafik und Hi-Fi-Sound liefern. Da diese Karten selten gelöst und wieder angebracht werden, überdauern die Goldfinger im Allgemeinen die Karte selbst.
• Externe Verbindungen : Die äußeren Peripheriegeräte, die einer Computerstation hinzugefügt wurden, werden mit PCB-Goldfingern mit dem Motherboard verbunden. Geräte wie Lautsprecher, Subwoofer, Scanner, Drucker und Monitore werden alle in spezielle Steckplätze hinter dem Computerturm eingesteckt. Diese Steckplätze wiederum sind mit PCBs verbunden, die mit dem Motherboard verbunden sind.

Damit das entsprechende Gerät funktioniert, muss die eigene Karte an eine Stromquelle angeschlossen werden. Die Finger und entsprechende Schlitze auf der Hauptplatine machen es möglich. Goldfinger geben Modulleiterplatten die nötige Leistung für den Betrieb und bieten Benutzern von Remote- und stationären Computergeräten moderne Funktionalität.

Die Flexibilität des PCB-Systems, bei dem verschiedene Steckplätze verschiedene Kartentypen verbinden, ermöglicht es, denselben Computer regelmäßig über fünf oder zehn Jahre aufzurüsten. Jedes Mal, wenn eine Sound- oder Grafikkarte aktualisiert wird, können Sie die bereits vorhandene Karte von Ihrem Motherboard entfernen und durch das neue und verbesserte Modell ersetzen. Bei jedem Update bleiben die Goldfinger der Platine der universelle Verbindungskontakt.

Über den Bereich der Personal Computer hinaus werden PBC-Goldfinger auch als Verbindungskontakte in computergesteuerten Industriemaschinen verwendet. Die großen Arsenale an mechanisierter Ausrüstung, die Sie in einem Presswerk oder einer Automobilfabrik sehen würden, umfassen eine Auswahl interner Karten, die über Goldfinger mit einer Hauptstromquelle verbunden sind. Fabrik-Roboterarme werden zum Beispiel mit goldenen Fingerkarten angetrieben, die eine Reihe von Bewegungen auslösen.

Goldfinger-Spezifikationen, die Sie kennen sollten

Bei der Fingervergoldung von Leiterplatten müssen bestimmte Standards eingehalten werden, damit die Finger richtig funktionieren. Das Design der Leiterplatte selbst muss auch die Bereiche berücksichtigen, die für die richtige Fingerlänge und -ausrichtung benötigt werden. Unabhängig vom Zweck oder der Größe der Leiterplatte selbst gelten beim Design von Goldfingern immer die folgenden Regeln:

• Durchkontaktierte Löcher sollten sich niemals in der Nähe der Goldfinger befinden.
• Goldfinger sollten keinen Kontakt mit Lötstopplack oder Siebdruck haben, beides sollte auf Abstand gehalten werden.
• Goldfinger müssen immer in die entgegengesetzte Richtung von der Mitte der Leiterplatte zeigen (wenn Sie möchten, dass die Kante abgeschrägt wird)

Wenn eine dieser Regeln während des Platinenvergoldungsprozesses nicht befolgt wird, ist die Platine möglicherweise nicht in der Lage, mit der übergeordneten Platine zu kommunizieren. Alternativ passt die Platine möglicherweise nicht richtig in den entsprechenden Steckplatz auf einem Motherboard.

Der Grund, warum Gold für die Anschlussfinger auf Leiterplatten verwendet wird, liegt in der überlegenen Festigkeit und Leitfähigkeit der Legierung. Die Festigkeit des Goldes ermöglicht ein hundertfaches Ein- und Ausstecken der Finger ohne Verschleiß der Anschlusskontakte. Ohne den Schutz der Vergoldung könnte eine Platine nach wenigen Anwendungen leicht ihre Verbindungsfunktion verlieren.

Sie fragen sich vielleicht, warum Gold anderen Metallarten vorgezogen wird. Schließlich ist Gold eines der seltensten und teuersten natürlichen Elemente. Ist es vielleicht günstiger, die Anschlusskanten von Leiterplatten mit Kupfer oder Nickel zu beschichten? Gold ist jedoch für die von einer Leiterplatte geforderten Funktionen erforderlich.

Bei der Entwicklung von Leiterplatten zu ihrer heutigen Form wurde Gold aufgrund mehrerer Faktoren als das am besten geeignete Verbindungskontaktmetall identifiziert. Die Hauptvorteile von Gold sind die elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Legierung. Für zusätzliche Festigkeit wird das in Leiterplatten verwendete Gold normalerweise in Kombination mit Nickel oder Kobalt legiert, die dem Gold eine weitere Verschleißfestigkeit bei ständiger PCB-Aktivität verleihen. Für den Plattierungsprozess hat das Nickel eine Dicke zwischen 150 und 200 Mikrozoll.

Die Produktionsstandards für Leiterplatten-Goldfinger wurden 2002 von der Association Connecting Electronics Industries (IPC) festgelegt. Die Standards wurden 2012 mit der Veröffentlichung von IPC-4556 geändert. Im Jahr 2015 wurden die Standards mit der Veröffentlichung von IPC A-600 und IPC-6010, den derzeit am weitesten verbreiteten Standards in der Leiterplattenproduktion, erneut geändert. Die IPC-Standards lassen sich wie folgt zusammenfassen:

• Chemische Zusammensetzung : Für eine maximale Steifigkeit entlang der Kanten von Leiterplattenkontakten sollte die Goldbeschichtung zwischen 5 und 10 Prozent Kobalt enthalten.
• Dicke : Die Plattierungsdicke von Goldfingern sollte immer im Bereich von 2 bis 50 Mikrozoll liegen. Die Standarddicken nach Größe sind 0,031 Zoll, 0,062 Zoll, 0,093 Zoll und 0,125 Zoll. Die geringeren Dicken werden im Allgemeinen für Prototypen verwendet, während die höheren Dicken entlang von Verbindungskanten verwendet werden, die regelmäßig eingefügt, entfernt und wieder eingefügt werden.
• Sichttest : Goldfinger sollten einen visuellen Test bestehen, der mit einer Lupe durchgeführt wird. Die Kanten sollten eine glatte, saubere Oberfläche haben und frei von übermäßiger Beschichtung oder dem Aussehen von Nickel sein.
• Bandtest : Um die Haftfähigkeit der Vergoldung zusammen mit den Kontakten zu testen, empfiehlt das ICP einen Test, bei dem ein Klebebandstreifen entlang der Kontaktkanten angebracht wird. Untersuchen Sie den Streifen nach dem Entfernen des Klebebands auf Spuren der Beschichtung. Wenn auf dem Band eine Vergoldung zu sehen ist, fehlt es der Beschichtung an ausreichender Haftfähigkeit zusammen mit den Kontakten.

Es gibt zahlreiche andere Standards für das Gold-Fingerplattierungsverfahren für Leiterplatten, und alle sollten vollständig gelesen werden, um ein tieferes Verständnis zu erlangen. Da sich die Technologie verbessert, werden üblicherweise weitere Teststandards in den Prozess eingeführt, daher ist es am besten, sich regelmäßig beim IPC nach Aktualisierungen zu erkundigen.

Abschrägung der PCB-Goldfinger

Auf einer Leiterplatte wird das PCB-Gold-Fingerplattierungsverfahren nach dem Lötstopplack und vor der Oberflächenveredelung angewendet. Der Beschichtungsprozess besteht im Allgemeinen aus den folgenden Schritten:

• Vernickelung : Zwischen drei und sechs Mikrometer Nickel werden zuerst auf die Steckerkanten der Finger plattiert.
• Vergoldung : Zwischen einem und zwei Mikrometer Hartgold werden über das Nickel plattiert. Das Gold wird normalerweise mit Kobalt angereichert, um den Oberflächenwiderstand zu erhöhen.
• Abschrägen : Die Steckerkanten sind in bestimmten Winkeln abgeschrägt, um das Einsetzen in entsprechende Steckplätze zu erleichtern. Das Abschrägen erfolgt typischerweise in Winkeln von 30 bis 45 Grad.

Auf einigen Leiterplatten sind bestimmte Goldfinger länger oder kürzer als andere. Beispielsweise kann eine Leiterplatte an einem Ende längere Finger haben. Auf diese Weise lässt sich die Leiterplatte leichter in einen Steckplatz einsetzen, da das Ende mit den längeren Fingern leichter einrastet. Von dort schieben Sie einfach das andere Ende der Platine ein.

Es gibt bestimmte Einschränkungen für den Beschichtungsprozess. Beispielsweise werden bestimmte Abstände zwischen den Goldfingern und anderen Teilen der Leiterplatte benötigt. Zu den wichtigsten Einschränkungen gehören die folgenden:

• Innenlagen müssen entlang der Leiterplattenkante kupferfrei sein, um zu verhindern, dass Kupfer während der Abschrägung freigelegt wird.
• Platierte Löcher, SMD und Pads sollten nicht innerhalb von 1,0 Millimeter von den Goldfingern platziert werden.
• Beschichtete Pads dürfen eine Länge von 40 Millimetern nicht überschreiten.
• Zwischen den Goldfingern und dem Umriss sollte ein Abstand von 0,5 Millimeter bestehen.

Jede Abweichung von den standardmäßigen Abstandsanforderungen um die Goldfinger auf einer Leiterplatte kann zu einer physikalisch schwachen oder funktionsunfähigen Karte führen.

Wie Goldfinger die Welt verändern

Die heutigen Computer und mobilen Geräte werden immer komplexer, da die Hersteller darum konkurrieren, ihre Produkte schneller und einfallsreicher zu machen. Wenn Sie eine große Computerstation bauen und eine Handvoll mobiler Geräte anhäufen, werden wahrscheinlich zahlreiche vergoldete Leiterplatten gleichzeitig interagieren. Jedes Mal, wenn Sie einen Artikel ausdrucken oder ein Foto scannen, um es auf ein Social-Media-Konto hochzuladen, werden Signale von Peripheriegeräten an Motherboard-Karten gesendet, die diese Signale über PCBs empfangen.

Zum großen Teil dank Goldfingern konnte die Technologie zu der modernen Palette mobiler Geräte vordringen, die Millionen heute täglich nutzen. Darüber hinaus haben Goldfinger es der Industrie ermöglicht, produktiver und leistungsfähiger zu werden als je zuvor.

Da immer mehr Technologie auf Goldfinger angewiesen ist, ist es entscheidend, dass sie nach den höchsten Standards plattiert und getestet werden. Nur so können Sie die maximale Leistung der Tech-Produkte, die Leiterplatten verwenden, fehlerfrei sicherstellen. Bei Millennium Circuits Limited liefern wir Leiterplatten von höchster Qualität für Kunden in einer Vielzahl von Branchen. Kontaktieren Sie uns noch heute für ein kostenloses Angebot.

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