Technologie Gold Finger PCB: Kompletní průvodce

A DPS zlatý prst je řada pozlacených kontaktních plošek probíhajících podél okraje desky plošných spojů. Když je deska zasunuta do kompatibilního slotu nebo konektoru, tyto plošky tvoří elektrické rozhraní – přenášejí energii, data a signály mezi deskou a hostitelským systémem. Moduly RAM, grafické karty, disky M.2, rozšiřující karty PCIe, průmyslové moduly základní desky a desítky dalších formátů připojení mezi deskami používají jako svůj primární kontaktní mechanismus zlaté kontaktní plošky na deskách plošných spojů. Termín pochází z tvaru a uspořádání plošek: připomínají řadu kontaktních plošek a jsou pokoveny zlatem.

To, co odlišuje správně vyrobený zlatý prst od toho, který předčasně selže, není samotné zlato – jde o specifikaci pokovování, tloušťku niklové podložky, geometrii zkosení substrátu, vůli pájecí masky a výrobní postup, který zajišťuje, že zlatý povlak dosáhne správné tloušťky a tvrdosti. Tato příručka se zabývá technickými specifikacemi a výrobním procesem pro zlaté prsty pro plošné spoje, včetně konstrukčních pravidel, která určují, zda konektor se zlatým prstem přežije tisíce cyklů zasouvání, nebo selže během stovek.

Získejte cenovou nabídku na výrobu desek plošných spojů Gold Finger →

---

Co je to zlatý prst na desce plošných spojů a jak to funguje?

Zlatý prst na desce plošných spojů je přesně rozmístěná řada obdélníkových měděných kontaktních plošek umístěných na okraji desky plošných spojů, pokovených elektrolytickým tvrdým zlatem přes vrstvu niklové bariéry. Kontaktní plošky jsou uspořádány tak, aby odpovídaly vzoru kontaktních pinů kompatibilního okrajového konektoru nebo slotu. Po zasunutí desky do konektoru se pozlacené kontaktní plošky dostanou do přímého fyzického a elektrického kontaktu s pružinovými kontakty konektoru, čímž se obvod uzavírá.

Zlatý povlak plní dvě funkce. Zaprvé, elektrická vodivost zlata a jeho odolnost vůči oxidaci zajišťují, že kontaktní odpor zůstává nízký a stabilní – a to i po tisících cyklů vkládání a vyjímání a letech vystavení vlivům prostředí. Zadruhé, mechanická tvrdost tvrdého zlata (dosažená legováním s kobaltem) odolává abrazivnímu opotřebení, ke kterému dochází při každém vkládání a vyjímání desky. Měkké zlato (čistý ENIG) se při opakovaném používání opotřebuje až k niklové vrstvě již po 10–20 cyklech vkládání.

Zlaté prsty se liší od Povrchová úprava ENIG použito na zbytku desky kritickým způsobem: zlaté prsty používají elektrolytické (galvanicky pokovené) tvrdé zlato, které lze nanášet v přesně kontrolované tloušťce v rozsahu 1–3 µm. ENIG používá imerzní zlato v rozsahu 0.05–0.15 µm – což je pro jakoukoli aplikaci s mechanickým kontaktem příliš tenké.

---

Tvrdé zlato vs. ENIG: Proč zlatí prsty nemohou používat měkké zlato

Toto je nejčastější otázka inženýrů, kteří se poprvé setkávají se specifikacemi desek plošných spojů se zlatými prsty: lze pro kontakty se zlatými prsty použít ENIG místo tvrdého zlata? Stručná odpověď zní ne a pochopení důvodu objasňuje, co specifikace se zlatými prsty vlastně řídí.

Tento rozdíl vytváří výrobní požadavek, který odděluje schopné výrobce desek plošných spojů od těch, kteří skutečně nemohou vyrobit desky s plošnými spoji se zlatými prsty: deska musí být zpracována dvěma různými způsoby. povrchové úpravy ve stejné sérii výroby panelu. Kontaktní plochy součástek jsou pokoveny technologií ENIG pro pájitelnost. Kontaktní plochy se zlatými prsty jsou elektrolyticky pozlacovány tvrdým zlatem pro odolnost proti opotřebení. Tento proces dvojité povrchové úpravy vyžaduje selektivní maskování kontaktních plošek součástek během kroku tvrdého zlacení – což je procesní kontrola, kterou ne každá továrna na plošné spoje implementovala.

Ve společnosti Highleap Electronics je naše možnost dvojí povrchové úpravy (ENIG tělo + elektrolytické tvrdé zlato na prstových kontaktech) standardním výrobním procesem. Tvrdé zlato nanášíme selektivně na oblast zlatých prstů pomocí přesného maskování, přičemž ENIG povrchová úprava na kontaktních ploškách součástek zůstává neporušená. Výsledkem je deska, která současně splňuje požadavky na pájitelnost pro SMT montáž a požadavky na trvanlivost kontaktů okrajového konektoru.

Specifikace pokovování zlatými prsty: Tloušťka, nikl a slitina

Specifikace pokovování pro zlaté prsty na deskách plošných spojů určuje výkonnostní rozsah – kontaktní odpor, životnost a kompatibilitu s odpovídajícím konektorem. Tři nejdůležitější parametry jsou tloušťka zlata, tloušťka niklové podložky a složení zlaté slitiny.

Tloušťka zlata

Standardní aplikace pro výrobu zlatých prstů specifikují tloušťku tvrdého zlata 1–3 µm. Toto rozmezí odráží kompromis mezi cenou (zlato se oceňuje podle hmotnosti; silnější vrstvy stojí více) a výkonem (silnější zlato přežije více cyklů zavádění, než se opotřebuje na nikl). Pro aplikace s definovanými požadavky na cykly zavádění je vhodná tloušťka určena specifikací výrobce konektoru nebo příslušnou normou IPC.

Standardy specifických aplikací ukládají přísnější rozmezí: paměťové moduly DDR5 podle JEDEC MO-002 specifikují 0.76–1.27 µm zlata na 3–5 µm niklové podložce. Konektory PCI Express na hraně obvykle specifikují minimální tloušťku zlata 30 mikropalců (0.76 µm). Průmyslové konektory na základní desce s vysokými požadavky na počet cyklů (více než 10 000 vložení) mohou specifikovat až 50 µm galvanicky pokoveného zlata (ačkoli je to vzácné a drahé; většina aplikací spadá do rozsahu 1–3 µm).

Niklová podložka

Vrstva niklu mezi měděnou podložkou a zlatým povlakem plní dvě funkce: působí jako difuzní bariéra (zabraňuje migraci mědi skrz zlatou vrstvu, což by mohlo zhoršit povrchovou vodivost) a poskytuje tvrdý substrát, který mechanicky podpírá tenkou zlatou vrstvu. Standardní tloušťka niklové podložky pro zlaté prsty je 3–6 µm. Nikl musí být nanesen před krokem tvrdého zlacení; není součástí procesu ENIG na zbytku desky.

Složení zlaté slitiny

Tvrdé zlato pro výrobu zlatých prstů na deskách plošných spojů používá slitinu zlata a kobaltu obsahující 0.1–0.5 hmotnostních % kobaltu. Přidání kobaltu zvyšuje tvrdost podle Vickerse z přibližně 70 HV (čisté zlato) na 130–200 HV. Toto zvýšení tvrdosti je mechanismem odolnosti proti opotřebení – tvrdší zlato si zachovává geometrii povrchu i při opakovaném kluzném kontaktu, ke kterému dochází během vkládání a vyjímání desky.

Některé specifikace používají slitiny zlata a niklu místo slitin zlata a kobaltu, zejména v aplikacích, kde je kobalt omezen environmentálními předpisy. Zlato-niklové tvrdé zlato dosahuje podobné úrovně tvrdosti a je přijatelnou alternativou, pokud je to specifikováno.

Nejčastějším způsobem selhání zlatého prstu je použití ENIGu (měkké zlato o tloušťce 0.05–0.15 µm) namísto elektrolytického tvrdého zlata (1–3 µm). Vrstva ENIGu se opotřebuje až k niklové vrstvě během 10–20 cyklů vkládání. Odpor kontaktů se zvyšuje, signály se zhoršují a spojení selhává – i když deska při vstupní kontrole vypadá správně.

— Analýza selhání okrajových konektorů desek plošných spojů

---

Typy desek plošných spojů s plošnými spoji Gold Fingers: standardní, segmentované, stupňovité a dlouhé-krátké

Konektory se zlatými prsty nemají jednotnou geometrii. Různé aplikace vyžadují různá uspořádání kontaktních plošek a výrobní požadavky se odpovídajícím způsobem liší.

Standardní (jednotné) zlaté prsty

Nejběžnější typ – všechny kontaktní plošky mají stejnou délku a šířku, uspořádané v jedné rovné řadě na okraji desky. Používá se ve standardizovaných rozhraních: paměti DDR, karty PCIe, disky M.2, rozšiřující karty PCI a většina průmyslových konektorů na základní desce, které splňují definovaný standard rozteče kontaktů. Výroba je jednoduchá, protože geometrie maskování je jednotná.

Segmentované zlaté prsty

Kontaktní plošky různých délek uspořádané v jedné řadě vytvářejí segmentovaný vzhled, kde jsou některé kontakty kratší než jiné. Tato geometrie slouží funkčnímu účelu: v konektorech s fázovaným zasouváním vytvářejí delší kontakty elektrické spojení dříve než kratší kontakty během zasouvání desky. To umožňuje připojení napájecích pinů před signálovými piny (zabraňuje tak poškození signálových obvodů přechodovými jevy při zasouvání za horka) nebo umožňuje identifikaci desky před navázáním plného spojení. Běžné v průmyslových konektorech modulů, robustních provedeních základních desek a specializovaných telekomunikačních zařízeních.

Stupňovité (střídavé dlouhé-krátké) zlaté prsty

Varianta, kde se kontakty střídají mezi dvěma různými délkami v definovaném vzoru. Používá se v konektorech, které podporují dvě různé hloubky zasunutí – například částečnou polohu pro nízkopříkonový pohotovostní režim a úplnou polohu pro normální provoz. Stupňovitá geometrie vyžaduje pečlivé zpracování, aby se zachovala rozměrová přesnost obou délek kontaktů.

Zkosené a šikmé varianty

Všechny typy konektorů se zlatým závitem vyžadují zkosenou hranu na desce (zkosení, které vede desku do konektoru). Existují rozdíly v úhlu zkosení (30°, 45°, 60°) a v tom, zda je zkosení aplikováno na jednu stranu desky nebo na obě strany (dvojité zkosení). Požadovanou geometrii zkosení definuje výkres výrobce konektoru; výrobce desek plošných spojů ji aplikuje během kroku frézování a zkosení.

Pravidla pro návrh desek plošných spojů Gold Finger: Zkosení, vůle a rozvržení

Desky plošných spojů se zlatými prsty (Gold Finger PCB) vyžadují specifická pravidla návrhu, která se liší od standardní praxe rozvržení desek plošných spojů. Tato pravidla existují, protože výrobní proces pro zlaté prsty – zejména zkosení hran, selektivní maskování a sekvence pokovování – vytváří omezení, která standardní nástroje DFM automaticky nevymáhají.

Zkosení hrany desky

Zkosení na hraně desky se zlatým prstem není volitelné – je nutné pro správné zasunutí desky do drážkovaného konektoru bez poškození kontaktů konektoru nebo kontaktů se zlatým prstem. Standardní specifikace zkosení:

Úhel zkosení (měřeno od čelní strany desky) je obvykle 30°, 45° nebo 60° v závislosti na specifikaci konektoru. 45° je nejběžnější výchozí hodnota pro konektory PCIe a DDR. Hloubka zkosení obvykle odstraňuje 0.5–1.0 mm z každé strany desky. Jednostranné zkosení (pouze jedna strana) se používá pro většinu rozhraní spotřební elektroniky. Oboustranné zkosení (obě strany) se používá pro aplikace vyžadující, aby bylo možné desku vložit v jakékoli orientaci.

Zkosení vytváří výrobce desek plošných spojů během kroku frézování/profilování desky. Soubory Gerber musí explicitně specifikovat geometrii zkosení – nelze ji předpokládat pouze z pozic kontaktních plošek.

Vůle pájecí masky

Pájecí maska ​​nesmí přesahovat zlaté kontaktní plošky. Požadovaná mezera mezi okrajem pájecí masky a nejbližší zlatou kontaktní ploškou je minimálně 0.5 mm, přičemž standardní doporučení je 1 mm. Tato mezera existuje ze dvou důvodů: pájecí maska ​​se aplikuje před krokem zlacování a jakýkoli zásah masky na kontaktní plošky by zabránil galvanické lázni dosáhnout celé plochy kontaktní plošky; a během provozu musí být kontakty konektoru v přímém kontaktu s povrchem pozlacené plošky, aniž by jakýkoli izolační materiál masky vytvářel bariéru.

Omezení přes zónu Gold Finger

V oblasti zlatých kontaktů ani do 1 mm od plošek zlatých kontaktů by neměly být umístěny žádné prostupy. Prostupy v oblasti zlatých kontaktů vytvářejí otvory, kterými může galvanická lázeň vstoupit do vnitřních měděných vrstev, což způsobuje nekontrolované pokovování vnitřní měděné vrstvy a potenciálně způsobuje zkraty. Vytvářejí také mechanická slabá místa poblíž okraje desky, kde je deska vystavena opakovaným vkládacím silám.

Geometrie a rozteč podložek

Šířku, délku a rozteč kontaktů Gold Finger obvykle definuje specifikace konektoru nebo slotu, nikoli návrhář desky plošných spojů. Klíčová konstrukční pravidla, která platí bez ohledu na konkrétní standard konektoru: udržovat konzistentní délku kontaktů napříč všemi kontakty ve stejné řadě (pokud se neimplementuje segmentovaný nebo stupňovitý design); udržovat okraje kontaktů rovnoběžně s okrajem desky s tolerancí ±0.1 mm; a udržovat rozteč (vzdálenost mezi středy) v rámci tolerance specifikace konektoru, která je pro standardní rozhraní obvykle ±0.1 mm.

Utěsnění konektoru a vůle pro součástky

Oblast obklopující kontaktní zónu se zlatým prstem – oblast, která bude během zasouvání uvnitř těla konektoru – musí být udržována bez součástek, pájecí pasty a konformního povlaku. Hloubka této zóny je určena specifikací hloubky zasouvání konektoru. V závislosti na typu konektoru je obvykle vyžadována mezera 5–15 mm od okraje desky do vnitřku desky.

---

Jak se vyrábějí zlaté prsty na deskách plošných spojů: Postup výroby

Pochopení výrobní sekvence desek plošných spojů Gold Finger pomáhá konstruktérům psát správné výrobní poznámky a pomáhá inženýrům nákupu vyhodnotit, zda je továrna skutečně schopna dodat specifikovanou desku. Tento proces je složitější než standardní výroba metodou ENIG, protože vyžaduje další krok selektivního pokovování a mechanické zkosení.

Krok 1: Standardní vícevrstvá výroba s vnější vrstvou mědi

Deska je vyrobena všemi standardními kroky našich Proces výroby PCB — zobrazování vnitřní vrstvy, laminace, vrtání, pokovování, zobrazování vnější vrstvy a leptání – až do bodu, kde jsou vnější měděné vrstvy dokončeny. Oblasti zlatých prstových plošek jsou ve vnější měděné vrstvě definovány jako standardní měděné plošky.

Krok 2: Zpracování kontaktních plošek součástek metodou ENIG

Deska desky prochází na kontaktních ploškách procesem ENIG – bezproudové niklování a následné ponoření do zlata. Oblasti kontaktních plošek se v tomto kroku maskují, aby se zabránilo nanesení ENIG na kontakty, které budou ošetřeny tvrdým zlatem. Právě tento krok selektivního maskování je oblastí, kde se mnoho továren, které nemají skutečnou možnost dvojité povrchové úpravy, setkává s obtížemi.

Krok 3: Aplikace pájecí masky

Pájecí maska ​​se nanáší na desku s určenou mezerou kolem kontaktních plošek zlatých prstů. Maska se neaplikuje na kontaktní plochy zlatých prstů. Maska se vytvrdí před krokem tvrdého zlacení.

Krok 4: Elektrolytické niklování a tvrdé zlacení

Kontaktní plochy zlatých prstů jsou galvanicky pokoveny niklem (3–6 µm) a následně galvanicky pokoveny tvrdým zlatem (1–3 µm nebo dle specifikace). Jedná se o elektrolytický proces vyžadující elektrický proud – měděné kontaktní plošky v oblasti zlatých prstů jsou elektricky propojeny, aby umožňovaly průtok proudu během pokovování. Obvykle jsou vyžadovány pokovovací sběrnice (tenké měděné dráhy spojující zlaté kontaktní plošky s okrajem desky pro elektrický kontakt během pokovování); ty jsou vedeny k odpadnímu okraji desky a odstraňovány během depanelizování.

Krok 5: Profilování desky a zkosení hran

Deska je frézována do finálního obrysu a hrana se zkosením opracuje specifikovaným způsobem pomocí zkosovacího nástroje. Zkosení se provádí po pokovování, aby se zabránilo kontaminaci pokovovací lázně nečistotami z frézování. Úhel a hloubka zkosení se ověřují podle specifikace. Tloušťka desky na zkosené hraně se změří, aby se ověřilo, že odpovídá toleranci zasunutí konektoru.

Krok 6: Elektrická zkouška a inspekce

Hotová deska se podrobuje testování elektrické kontinuity a izolace (letoucí sondou nebo testem s hřebíky). Kontaktní odpor zlatého prstu se ověřuje pomocí čtyřvodičového měření v Kelvinově teplotě, pokud je specifikováno. Vizuální kontrola oblasti zlatého prstu kontroluje rovnoměrnost pokovení, zasahování do masky a geometrii zkosení. Tloušťka zlata se obvykle ověřuje měřením rentgenové fluorescence (XRF) na vzorcích desek z každé výrobní šarže.

---

Aplikace: Kde se používají zlaté prsty na deskách plošných spojů

Zlaté prsty na deskách plošných spojů se objevují všude tam, kde musí deska plošných spojů opakovaně a spolehlivě vytvářet elektrický kontakt s drážkovaným konektorem. Konkrétní aplikace sahají od spotřební elektroniky až po náročná průmyslová a obranná prostředí.

Paměťové moduly počítače (DDR, SO-DIMM, DIMM)

DDR4 a Paměťové moduly DIMM DDR5 jsou nejprodávanější aplikací zlatých prstů. Modul DDR5 DIMM má na svém okrajovém konektoru 288 kontaktů, každý z nich je pokoven podle specifikace JEDEC MO-002: 0.76–1.27 µm tvrdého zlata na 3–5 µm niklu. Vysoký počet cyklů vkládání do serverů (moduly se během údržby a upgradu vyměňují) a přísné požadavky na impedanci DDR5 činí správnou specifikaci pokovování zásadní.

PCIe, PCI a rozšiřující karty

Grafické karty, disky NVMe, síťové adaptéry a další rozšiřující karty PCIe používají konektory se zlatými prsty od PCIe x1 (18 kontaktů) do PCIe x16 (164 kontaktů). Specifikace zlatých prstů pro PCIe obvykle vyžaduje minimálně 30 mikropalců (0.76 µm) tvrdého zlata. Specifikace konektoru PCIe vyžaduje zkosení na obou stranách hrany desky.

Disky M.2 a SATA

Úložná zařízení M.2 používají 67pinový konektor s tvrdými zlatými kontakty. Formát M.2 vyžaduje přesnou geometrii zlatých kontaktních plošek, aby správně pasovaly na pružinové kontakty slotu M.2. Moduly M.2 jsou navrženy pro méně časté vkládání (obvykle jednorázová instalace), takže požadavky na cyklus vkládání jsou nižší – ale požadavky na spolehlivost elektrických kontaktů jsou vysoké, protože rozhraní běží na rychlostech PCIe Gen 4/5.

Průmyslové moduly propojovací desky

Průmyslové PLC moduly, karty VME, CompactPCI, VPX a zakázkové průmyslové systémy základních desek používají mezi moduly a základní deskou propojení typu „zlaté prsty“. Průmyslové aplikace často kladou vyšší požadavky na počet cyklů vkládání (více než 10 000 cyklů u často servisovaných modulů) a širší rozsahy provozních teplot než spotřebitelské aplikace, což vede k potřebě silnějších vrstev zlata (2–3 µm) a robustnějších niklových podložek. Tyto desky se často dodávají jako plně sestavená PCBA jednotky připravené k integraci do rackových systémů.

Telekomunikační a síťová zařízení

Linkové karty, optické transceivery a karty blade serverů v telekomunikační infrastruktuře používají konektory se zlatými prsty. Kombinace vysokých přenosových rychlostí a vysoké spolehlivosti zasouvání činí z tvrdého zlata na těchto kontaktech nedílnou specifikaci.

Lékařské a letecké aplikace

Lékařská diagnostická zařízení a letecká elektronika používají konektory se zlatými prsty, u kterých spolehlivost konektorů přímo ovlivňuje bezpečnost. Tyto aplikace často specifikují silnější konec rozsahu tloušťky zlata a vyžadují zdokumentovanou sledovatelnost procesu pokovování, včetně záznamů o měření XRF pro každou výrobní šarži.

---

Kontrola kvality a testování desek plošných spojů Gold Finger

Zlaté desky s plošnými spoji vyžadují specifické kroky kontroly kvality nad rámec standardní kontroly desek plošných spojů. Tři nejdůležitější jsou měření tloušťky zlata, testování kontaktního odporu a vizuální a rozměrová kontrola zkosení.

Měření tloušťky zlata rentgenovou fluorescencí (XRF)

XRF je standardní nedestruktivní metoda pro měření tloušťky zlatého pokovení na deskách plošných spojů. XRF pistole směruje rentgenový paprsek na povrch zlaté podložky; fluorescenční spektrum vráceného signálu identifikuje přítomné prvky a jejich tloušťku. XRF měření dokáže současně rozlišit tloušťku zlata a niklu. Provádíme XRF odběr vzorků u každé výrobní šarže zlatých desek s výsledky zdokumentovanými v přepravním obalu. Pro aplikace vyžadující přísnější kontrolu procesu (DDR5, letecký průmysl, lékařství) je k dispozici 100% XRF měření. Zlaté desky s Konstrukce HDI — kombinace jemných BGA kontaktů na oblasti součástky se zlatými prstovými kontakty na okraji desky — vyžaduje ověření XRF, aby se potvrdilo, že selektivní maskování správně oddělilo dva procesy pokovování bez křížové kontaminace.

Ověření kontaktního odporu

U desek s plošnými spoji, kde je specifikace odporu kontaktu se zlatým prstem kritická (vysokofrekvenční rozhraní, nízkoproudové analogové signály), se kontaktní odpor měří pomocí čtyřvodičového uspořádání Kelvinovy ​​sondy. Kelvinova metoda eliminuje z měření odpor vodičů a poskytuje tak skutečnou hodnotu odporu kontaktního rozhraní. Typický odpor kontaktu se zlatým prstem je u správně pokoveného kontaktu nižší než 10 mΩ.

Zkouška síly zasouvání a vytahování

U desek s plošnými spoji se zlatými prsty vyráběných ve velkém množství pro konkrétní konektor se testováním síly zasouvání a vytahování na vzorových deskách ověřuje, zda tloušťka desky, geometrie zkosení a šířka kontaktní plošky odpovídají mechanickým specifikacím konektoru. Příliš silné desky se nezasunou úplně; desky s nesprávnými úhly zkosení mohou poškodit pružinové kontakty konektoru.

Zkoušky adheze a opotřebení

U aplikací s definovanými požadavky na počet cyklů vkládání může zrychlené testování opotřebení na vzorových deskách ověřit, zda specifikovaná tloušťka zlata splní cílový počet cyklů. Toto testování obvykle provádí výrobce konektorů během kvalifikace konektorů, ale může si ho vyžádat zákazník desek plošných spojů u nových návrhů nebo od nových dodavatelů.

---

Často kladené dotazy

Co je to zlatý prst na desce plošných spojů?

Zlatý prst na desce plošných spojů (PCB gold finger) je řada pozlacených obdélníkových kontaktních plošek na okraji desky plošných spojů. Po zasunutí do kompatibilního slotu nebo okrajového konektoru tvoří tyto plošky elektrické rozhraní mezi deskou a hostitelským systémem. Termín pochází z jejich vzhledu – řada paralelních zlatých kontaktů připomínajících prsty. Používají se v modulech RAM, kartách PCIe, discích M.2, průmyslových modulech základní desky a v jakémkoli jiném propojení mezi deskami, které používá formát okrajového konektoru.

Jaká tloušťka zlata se používá pro zlaté prsty na desce plošných spojů?

Standardní specifikace zlatých prstů na deskách plošných spojů vyžaduje 1–3 µm elektrolytického tvrdého zlata (slitina zlata a kobaltu) na 3–6 µm bezproudého niklu. Paměťové moduly DDR5 podle JEDEC MO-002 specifikují 0.76–1.27 µm zlata na 3–5 µm niklu. Specifikace PCIe obvykle vyžadují minimálně 30 mikropalců (0.76 µm). Aplikace s vysokými požadavky na cykly vkládání (10 000+ cyklů) mohou pro delší životnost specifikovat 2–3 µm zlata.

Jaký je rozdíl mezi PCB gold fingers a ENIG?

Zlaté prsty používají elektrolyticky tvrdé zlato (1–3 µm, slitina zlata a kobaltu, tvrdost 130–200 HV) nanášené galvanickým pokovováním na přesně kontrolovanou tloušťku. ENIG používá imerzní zlato (0.05–0.15 µm, čisté zlato, tvrdost 60–80 HV) nanášené chemickým vytěsněním. ENIG je navržen pro pájitelnost, nikoli pro odolnost proti opotřebení – jako kontaktní povrch selhává během 10–20 cyklů vkládání. Zlaté prsty používají tvrdé zlato konkrétně proto, že vydrží tisíce cyklů vkládání, aniž by se opotřebovalo až k niklové vrstvě.

Proč potřebují zlaté prsty na deskách plošných spojů zkosení?

Zkosení na zlatém okraji desky vede desku do slotu konektoru, aniž by se během zasouvání zachytila ​​o pružinové kontakty konektoru nebo poškrábala zlatý povrch. Bez zkosení by ostrá hrana desky odřela kontakty konektoru, což by mohlo vést k jejich poškození a vzniku nečistot, které by snižovaly spolehlivost kontaktů. Standardní úhly zkosení jsou 30°, 45° nebo 60° v závislosti na specifikaci konektoru. Zkosení je obrobeno výrobcem desek plošných spojů po pokovení, během kroku profilování desky.

Lze ENIG použít pro zlaté prsty na desce plošných spojů místo tvrdého zlata?

Ne. ENIG (imerzní zlato, 0.05–0.15 µm) je příliš tenký a příliš měkký pro použití s ​​okrajovými kontakty konektorů. Během 10–20 cyklů zasouvání se opotřebuje až k niklové vrstvě, což způsobuje zvýšení kontaktního odporu a zhoršení integrity signálu. Kontakty se zlatými prsty vyžadují elektrolyticky tvrdé zlato (1–3 µm) se slitinou zlata a kobaltu pro dostatečnou odolnost proti opotřebení. Deska s povrchovou úpravou ENIG, která se používá také jako kontakt se zlatými prsty, během provozu předčasně selže.

Jaká pravidla pro návrh platí pro zlaté prsty na desce plošných spojů?

Klíčová pravidla pro návrh zlatých prstů: (1) Žádné prostupy do 1 mm od plošek zlatých prstů – prostupy umožňují pokovovací lázni dosáhnout vnitřních měděných vrstev. (2) Pájecí maska ​​musí mít od okrajů plošek zlatých prstů mezeru alespoň 0.5–1 mm – zasahování masky brání správnému pokovování. (3) Úhel zkosení hrany desky musí odpovídat specifikaci konektoru – 30°, 45° nebo 60°. (4) Tloušťka zlata a tloušťka niklové podložky musí být výslovně specifikovány ve výrobních poznámkách – samotné „zlaté prsty“ nejsou dostatečnou specifikací. (5) Žádné součástky ani pájecí pasta v zóně zavádění konektoru, obvykle 5–15 mm od okraje desky.

Jak ověříte tloušťku zlata na zlatých prstech na desce plošných spojů?

Tloušťka zlata se ověřuje měřením rentgenovou fluorescencí (XRF) – nedestruktivní technikou, která měří tloušťku vrstev zlata a niklu současně. Měření XRF se provádějí na vzorcích desek z každé výrobní šarže. Pro kritické aplikace (DDR5, letecký průmysl, lékařství) lze specifikovat 100% měření XRF na každé desce. Záznamy z měření XRF by měly být součástí dokumentace k výrobě desky.

Jaký je rozdíl mezi segmentovanými a standardními zlatými prsty?

Standardní zlaté kontakty mají všechny kontaktní plošky stejné délky, což vytváří jednotnou řadu okrajových kontaktů používanou ve standardizovaných rozhraních, jako jsou paměti DDR a karty PCIe. Segmentované zlaté kontakty mají kontaktní plošky různých délek ve stejné řadě, takže některé kontakty se během vkládání desky zapojí dříve než jiné. Toto fázované zapojení se používá v konektorech, kde se napájecí piny musí připojit před signálovými piny (což chrání signální obvody před přechodovými jevy při vkládání za horka) nebo kde musí proběhnout identifikace desky před úplným připojením. Segmentované zlaté kontakty jsou běžné v průmyslových konektorech na základní desce a specializovaných telekomunikačních zařízeních.