Gold-platierte PCBs: Überlegene Leitfähigkeit & Zuverlässigkeit für High-Performance-Elektronik

Haben Sie eine Schaltung in einer Umgebung eingesetzt, in der sie schnell fehlerhaft wird? Wenn Ihre Antwort ja lautet, dann ist eines sicher: Sie verwenden nicht die richtige Beschichtung für Ihre PCB. Tatsächlich gibt es mehrere langlebige Optionen für PCB-Beschichtungen. Sie können Kupfer, Zinn, Nickel und Gold verwenden. In diesem Artikel liegt unser Fokus auf Gold-PCB.

In diesem Artikel untersuchen wir, was gold-platierte PCBs auszeichnet. Zudem schauen wir uns weitere spannende Dinge an, die ein Gold-PCB bieten kann.

Was ist Hartgold in PCBs?

Hartgold in PCBs ist eine der Hauptoptionen für PCB-Beschichtung, auch als Nickel-Gold-Galvanisierung (Nickel Gold Electroplating) bezeichnet. Das Vergolden umfasst das Aufbringen einer Goldschicht über eine Nickelsperrschicht mittels Galvanisierung.

Die Vergoldung hat zwei Optionen: Weichgold und Hartgold. Weichgold verwendet reines Gold als Schicht. Im Gegensatz dazu mischt Hartgold andere Elemente bei, um das Gold härter zu machen.

Sie können Hartgold zweifellos in Anwendungen einsetzen, die Reibungskräfte erfordern. Dazu gehören Tastaturen und Goldfinger (Gold Fingers). Hartgold ist ziemlich langlebig und hält rauen Bedingungen stand. Allerdings ist Hartgold nicht einfach zu löten. Zudem kann die Anschaffung teuer sein.

Daher ist es am besten, Hartgold in lötbaren Bereichen zu vermeiden. Sie können es jedoch für Metallkontakte oder High-Wear-Bereiche auf Ihrer PCB verwenden.

Eigenschaften von gold-platierten Leiterplatten

Tatsächlich bietet Gold exzellente mechanische, thermische und elektrische Eigenschaften – ebenso gold-platierte PCBs. Sehen wir uns die Eigenschaften genauer an.

1. Immun gegen Korrosion

Gold gibt nicht so leicht auf, wenn Korrosionsgefahr durch Chemikalien oder Rost besteht. Tatsächlich ist es vollständig korrosionsbeständig und reagiert nicht auf Chemikalien oder Rost.

Zwar kann es leicht anlaufen, aber es korrodiert nicht. Daher sind gold-platierte Schaltungen ideal zur Verhinderung von Oxidation.

2. Größerer Anschlussbereich

Gold lässt sich unter hohem Druck leicht verformen. Daher können Sie es sogar zu dünnen Drähten ausziehen. Aus diesem Grund können Sie mit einer gold-platierten Leiterplatte größere Anschlussbereiche abdecken.

3. Hohe Haltbarkeit

Gold-platierte Leiterplatten können über lange Zeiträume betrieben werden, dank ihrer enormen Haltbarkeit. Sie nutzen sich nicht schnell ab, egal wie lange oder intensiv Sie sie nutzen.

Interessanterweise können Sie die Beschichtung dieser Leiterplatten nutzen, um Ihre Bauteile zu schützen. Auch müssen Sie sich keine Sorgen um Fretting-Degradation machen. Diese gold-platierten Boards haben exzellenten Widerstand.

4. Infrarot-Reflexion

Gold-platierte Boards verfügen über überschüssige UV-Strahlung, wodurch sie Infrarotstrahlung reflektieren. Daher sind diese Schaltungen stets in exzellentem Zustand und die erste Wahl für Raumfahrt- und Satellitendesigns.

5. Hitzebeständigkeit

Arbeiten Sie mit Hochtemperaturanwendungen? Wenn ja, haben Sie Glück, denn gold-platierte PCBs können die Hitze bewältigen. Nicht nur sind sie hitzeresistent, sie schützen auch andere Bauteile. Da Gold ein hervorragender elektrischer Leiter ist, können diese Leiterplatten auch Überhitzung verhindern. Mit anderen Worten: Gold-platierte Schaltungen arbeiten effektiv, unabhängig von der Temperatur.

Faktoren beim Vergolden zu beachten

1. Porosität

Sie müssen diesen Faktor beachten, da der Vergoldungsprozess porös ist. Zudem besteht ein Zusammenhang zwischen der Beschichtungsdicke des Goldes und der Porosität.

Ihr Schaltkreis würde bei einer Dicke über 0,76 µm niedrige Porosität aufweisen. Liegt sie unter 0,36 µm, haben Sie einen rapiden Anstieg der Porosität.

2. Verschleiß

Zwei Faktoren bestimmen die Lebensdauer jeder beschichteten Oberfläche. Der erste ist Härte, der zweite Reibung.

Zudem verkürzt mehr Reibung die Oberflächenlebensdauer Ihres Schaltkreises schnell. Gold-platierte Kurse sind jedoch immun gegen Verschleiß.

3. Nickel-Unterschicht

Nickel ist essenziell, wenn Sie Gold auf Ihrem Board galvanisieren. Tatsächlich wirkt es wie eine schwere Holztür, die Gold und Kupfer am Diffundieren hindert.

Nickel schließt Substrate und Poren, um Pinhole-Korrekturen zu reduzieren. Auch seine Unterschichten haben komplexe Schichten jenseits ihrer Metallbeschichtungen.

Warum Gold statt Silber und Kupfer in der PCB-Fertigung?

Es gibt mehrere Gründe, warum wir Gold gegenüber Silber und Kupfer bevorzugen. Erstens bietet Gold unschlagbare Eigenschaften, die die Oberflächenveredelung erleichtern. Es eignet sich auch für diverse Anwendungen und bietet mehr Haltbarkeit als andere PCB-Fertigungsmaterialien.

Unbestreitbar würden Schaltungen aus Kupfer, Aluminium oder Eisen in wenigen Jahren an Korrosion leiden und zum Abfallhaufen werden. Bei gold-platierten Schaltungen ist das nicht der Fall. Sie benötigen zudem eine Nickelschicht, um zu verhindern, dass das Gold mit dem PCB-Kupfer reagiert.

Silber ist das einzige Material, das herankommt und eine hervorragende Alternative zu Gold darstellt, aber seine Haltbarkeit ist vergleichsweise geringer. Kupfer ist auch für seine elektrische Leitfähigkeit hervorragend, aber anfälliger für Korrosion.

PCB Immersion Gold Leiterplatte (ENIG)

Der Immersion-Gold-Prozess (Chemisch Gold) bringt eine dünne Goldschicht auf die Beschichtung Ihrer Schaltung auf. Diese Goldschichten sind nicht dick und können die Lagerfähigkeit neuer Schaltungen erhöhen.

Immersion Gold funktioniert auch in der PCB-Fertigung, aber nicht wie elektrolytisches Gold. Es ist nicht so dick und haftend wie reguläres galvanisiertes Gold.

Zusätzlich finden Sie gold-platierte Schichten in Steckverbinder-Federkontakten und Bauteil-Pads. Selbst Mobiltelefon-Leiterplatten haben meist Goldbeschichtung.

PCB Immersion Silver Leiterplatte

Wie bereits erwähnt, ist Immersion Silver eine günstigere Alternative für Nutzer, die sich Immersion Gold nicht leisten können. Zudem hat es exzellente Konnektivität, Kontakt- und Planaritätseigenschaften. Immersion Silver funktioniert in mehreren Anwendungen.

Diese Anwendungen umfassen Kommunikationsprodukte, Computerperipherie und Automobilanwendungen. Während Immersion Silver elektrische Eigenschaften hat, die mit Gold vergleichbar sind, ist es nicht so langlebig. Aber es ist eine großartige Möglichkeit, Kosten zu senken, wenn nötig.

PCB Kupferkaschiertes Laminat (CCL)

Kupferkaschiertes Laminat ist das primäre PCB-Fertigungsmaterial, das Sie überall finden. Es ist der Standard für die meisten PCB-Hersteller und hilft elektronischen Schaltungen bei der Interkonnektion.

Zweifelsohne ist es nicht so teuer wie Immersion Gold und nicht so langlebig. Aber es ist in der elektrischen Leitfähigkeit überlegen und kann direkt gedruckte elektronische Bauteile fertigen.

Immersion Gold vs. Gold Plating: Was ist der Unterschied?

Immersion Gold und Gold Plating sind unterschiedliche Wege, Gold als Oberflächenveredelung zu nutzen. Während das eine hart und widerstandsfähig ist, ist das andere weich und flexibler.

Sehen wir uns die Unterschiede zwischen diesen beiden Oberflächenveredelungstypen an.

1. Golddicke

Immersion Gold Boards bieten mehr Dicke als gold-platierte Boards. Zweifellos haben Immersion Gold Boards auch tiefere Farben. Im Gegensatz dazu haben gold-platierte Boards die Farbe von Nickel.

2. Unterschiedliche Kristallstrukturen

Da Immersion Gold weicher und flexibler ist, haben Sie kein Problem beim Löten. Seine Kristallstruktur ermöglicht es Ihnen, Spannungen zu kontrollieren und Bonding-Produkte zu erstellen.

Im Gegensatz dazu ist Gold Plating nicht einfach zu löten, und Sie können auf mehrere Probleme stoßen.

Zudem haben Immersion Gold Boards eine dichtere Kristallstruktur als Gold Plating Boards. Daher können sie Oxidation nicht so schnell erzeugen.

3. Nickel-Verwendung

Sie müssen eine Nickelbeschichtung auf Ihren Schaltungen anwenden, bevor Sie vergolden. Andernfalls würde das Gold mit dem PCB-Kupfer reagieren und Ihre Schaltung beschädigen. Immersion Gold hingegen benötigt Nickel nur für sein Pad.

4. Planarität und Lebensdauer

Immersion Gold Boards bieten bessere Lebensdauer und Planarität im Vergleich zu gold-platierten Boards.

Gold in der PCB-Fertigung

Es gibt verschiedene Wege, Gold als Oberflächenveredelung zu nutzen. Dieser Abschnitt betrachtet drei gängige Methoden der Goldnutzung in der PCB-Fertigung.

Designer lieben die Verwendung von Weichgold in der PCB-Fertigung. Warum? Weil es bei 1 bis 3 Mikrozoll (Microinches) einfach zu handhaben und zu verarbeiten ist.

ENIG

ENIG steht für Electroless Nickel Immersion Gold (Chemisch Nickel / Chemisch Gold) und war eine der ersten Methoden, Gold als Oberflächenveredelung zu nutzen. Glücklicherweise können Sie mit dieser Methode exzellente Oxidationsbeständigkeit erzielen. Sie erhalten auch eine flache Goldschicht, die hilft, einige Bestückungsherausforderungen zu lösen.

ENEPIG

Der einzige Unterschied zwischen ENEPIG und ENIG ist die Einbeziehung von Palladium. Nach der Einführung von ENIG beobachteten Designer jedoch mehrere Probleme, darunter das berühmte Black Pad und Non-Wetting.

ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) versuchte, diese Probleme zu beheben, indem Palladium in die Nickelschicht unter der Goldschicht gemischt wurde. Es erhöhte jedoch nur die Kosten einer ohnehin schon teuren Methode.

Goldfinger (Golden Fingers)

Goldfinger brachten ein völlig neues Spektrum. Sie umfassen meist Steckverbinder, die Sie in Mainboards oder andere verbundene Geräte einstecken können. Die Art der Verbindung bestimmt jedoch die Goldmethode, die Sie nutzen.

Eine Immersion-Oberfläche ist eine ausgezeichnete Option, wenn Sie eine einmalige Verbindung herstellen. Wenn Sie jedoch eine Karte wiederholt einstecken und entfernen, sollten die Goldfinger eine gold-platierte (Hartgold) Oberfläche haben.

Abschließende Worte

Gold-Oberflächenveredelung kann Ihre Schaltungen langlebiger und widerstandsfähiger gegen diverse Defekte machen. Zudem kann sie Leistung und Effektivität steigern.

Es gibt verschiedene Wege, Gold in der PCB-Fertigung zu nutzen, einschließlich Immersion Gold und Gold Plating. Denken Sie daran, die Eigenschaften von Hart- und Weichgold zu verstehen, bevor Sie eines für Ihr Design wählen.

Möchten Sie ein Gold-PCB bauen? Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren.