Gold Finger PCB -tekniikka: täydellinen opas

A Piirilevyn kultasormi on rivi kullattuja kosketuspisteitä, jotka kulkevat piirilevyn reunaa pitkin. Kun levy asetetaan yhteensopivaan korttipaikkaan tai liittimeen, nämä kosketuspisteet muodostavat sähköisen rajapinnan – ne siirtävät virtaa, dataa ja signaaleja levyn ja isäntäjärjestelmän välillä. RAM-moduulit, näytönohjaimet, M.2-asemat, PCIe-laajennuskortit, teollisuustason taustalevymoduulit ja kymmenet muut piirilevyjen väliset liitäntämuodot käyttävät kaikki piirilevyn kultaisia ​​sormia ensisijaisena kosketusmekanisminaan. Termi tulee kosketuspisteiden muodosta ja järjestyksestä: ne muistuttavat sormiriviä ja ne on kullattu.

Oikein valmistetun kultasormen erottaa ennenaikaisesti pettävästä liittimestä ei itse kulta, vaan pinnoitusmääritykset, nikkelialuslevyn paksuus, alustan viistegeometria, juotosmaskin välys ja valmistusjärjestys, jotka varmistavat, että kultapinnoite saavuttaa oikean paksuuden ja kovuuden. Tämä opas kattaa piirilevyjen kultasormien tekniset tiedot ja valmistusprosessin, mukaan lukien suunnittelusäännöt, jotka määrittävät, kestääkö kultasormiliitin tuhansia liitäntäkertoja vai pettääkö se satojen syklien aikana.

Hanki tarjous piirilevyjen kultasormen valmistuksesta →

---

Mikä on piirilevyn kultasormi ja miten se toimii?

Piirilevyn kultasormi on tarkasti sijoitettu rivi suorakaiteen muotoisia kuparikontakteja, jotka sijaitsevat piirilevyn reunassa ja on päällystetty elektrolyyttisellä kovalla kullalla nikkelisuojakerroksen päällä. Kontaktit on järjestetty vastaamaan yhteensopivan reunaliittimen tai -paikan kosketuspinnien kuviointia. Kun piirilevy asetetaan liittimeen, kullatut kontaktit muodostavat suoran fyysisen ja sähköisen kosketuksen liittimen jousikontakteihin, mikä täydentää piirin.

Kullauksella on kaksi tehtävää. Ensinnäkin kullan sähkönjohtavuus ja hapettumisenkestävyys varmistavat, että kosketusresistanssi pysyy alhaisena ja vakaana – jopa tuhansien lisäys- ja poistosyklien sekä vuosien ympäristöaltistuksen jälkeen. Toiseksi kovakullan mekaaninen kovuus (saavutetaan seostamalla sitä koboltilla) kestää hankauskulumista, jota tapahtuu joka kerta, kun levy asetetaan ja poistetaan. Pehmeä kulta (puhdas ENIG) kuluu nikkelikerrokseen asti jopa 10–20 lisäyssyklissä toistuvassa käytössä.

Kultaiset sormet eroavat muista ENIG-pintakäsittely käytetään kriittisellä tavalla muualla piirilevyssä: kultasormet käyttävät elektrolyyttistä (galvanoitua) kovakultaa, joka voidaan kerrostaa tarkasti kontrolloituun paksuuteen 1–3 µm:n alueella. ENIG käyttää immersiokultaa 0.05–0.15 µm:n alueella – aivan liian ohutta mihinkään mekaaniseen kosketussovellukseen.

---

Kova kulta vs. ENIG: Miksi kultasormet eivät voi käyttää pehmeää kultaa

Tämä on yleisin kysymys insinööreiltä, ​​jotka kohtaavat kultasormipiirilevyjen spesifikaatioita ensimmäistä kertaa: voidaanko kultasormikontakteissa käyttää ENIGiä kovan kullan sijaan? Lyhyt vastaus on ei, ja syyn ymmärtäminen selventää, mitä kultasormispesifikaatio oikeastaan ​​ohjaa.

Tämä ero luo valmistusvaatimuksen, joka erottaa pätevät piirilevyjen valmistajat niistä, jotka eivät pysty aidosti valmistamaan kultasormilevyjä: levy on käsiteltävä kahdella eri menetelmällä pintakäsittelyt samassa paneelisarjassa. Komponenttien kontaktipinnat on pinnoitettu ENIG-pinnoitteella juotettavuuden takaamiseksi. Kultaiset kosketuspinnat on pinnoitettu elektrolyyttisellä kovakullauksella kulutuskestävyyden takaamiseksi. Tämä kaksoisviimeistelyprosessi vaatii komponenttien kontaktipintojen valikoivaa peittämistä kovakultausvaiheen aikana – prosessinohjausta, jota kaikki piirilevytehtaat eivät ole ottaneet käyttöön.

Highleap Electronicsilla kaksoisviimeistelymahdollisuutemme (ENIG-runko + elektrolyyttinen kovakulta kosketuspinnoissa) on vakiotuotantoprosessi. Levitämme kovakultaa valikoidusti kultakosketuspinnoille tarkkuusmaskauksella, jolloin ENIG-viimeistely jää kosketusalustoihin. Tuloksena on piirilevy, joka täyttää samanaikaisesti SMT-kokoonpanon juotettavuusvaatimukset ja reunaliittimen kosketuskestävyysvaatimukset.

Kultapinnoituksen tekniset tiedot: Paksuus, nikkeli ja seos

Piirilevyjen kultasormien pinnoitusspesifikaatio määrittää suorituskykyverhokäyrän – kosketusresistanssin, kulutuskestävyyden ja yhteensopivuuden vastaliittimen kanssa. Kolme tärkeintä parametria ovat kullan paksuus, nikkelialuslevyn paksuus ja kultaseoksen koostumus.

Kullan paksuus

Tavallisissa kultasormipinnoitteissa käytetään 1–3 µm kovakultaa. Tämä vaihteluväli heijastaa kompromissia kustannusten (kullan hinta määräytyy painon mukaan; paksummat pinnoitteet maksavat enemmän) ja suorituskyvyn (paksumpi kulta kestää useampia pistokertoja ennen kuin se kuluu nikkeliin asti) välillä. Sovelluksissa, joissa on määritelty pistokertojen vaatimukset, sopiva paksuus määräytyy liittimen valmistajan erittelyn tai sovellettavan IPC-standardin mukaan.

Tietyt sovellusstandardit asettavat tiukempia alueita: JEDEC MO-002 -standardin mukaiset DDR5-muistimoduulit määrittävät 0.76–1.27 µm kultaa 3–5 µm:n nikkelialuslevyllä. PCI Express -reunaliittimien tyypillisesti vähimmäiskullan paksuus on 30 mikrotuumaa (0.76 µm). Teollisuuden taustalevyn liittimissä, joissa on korkeat syklien lukumäärävaatimukset (yli 10 000 lisäystä), voidaan määrittää jopa 50 µm galvanoitua kultaa (vaikka tämä on harvinaista ja kallista; useimmat sovellukset ovat 1–3 µm:n luokkaa).

Nikkelialuslevy

Kuparipinnan ja kultapinnoitteen välissä olevalla nikkelikerroksella on kaksi tehtävää: se toimii diffuusioesteenä (estäen kuparin kulkeutumisen kultakerroksen läpi, mikä heikentäisi pinnan johtavuutta) ja se tarjoaa kovan alustan, joka tukee mekaanisesti ohutta kultapäällystettä. Kultasormien nikkelialuslevyn vakiopaksuus on 3–6 µm. Nikkeli on kerrostettava ennen kovakultausvaihetta; se ei ole osa ENIG-prosessia muulla levyllä.

Kultaseoksen koostumus

Piirilevyjen kultasormien kovakullassa käytetään kulta-kobolttiseosta, joka sisältää 0.1–0.5 painoprosenttia kobolttia. Kobolttilisäys lisää Vickers-kovuutta noin 70 HV:stä (puhdas kulta) 130–200 HV:hen. Tämä kovuuden kasvu on kulutuskestävyyden taustalla – kovempi kulta säilyttää pintageometriansa toistuvassa liukukosketuksessa piirilevyn asettamisen ja poistamisen aikana.

Joissakin spesifikaatioissa käytetään kulta-nikkeliseoksia kulta-koboltin sijaan, erityisesti sovelluksissa, joissa kobolttia rajoitetaan ympäristömääräysten vuoksi. Kulta-nikkeli-kovakulta saavuttaa samanlaisen kovuustason ja on hyväksyttävä vaihtoehto tietyissä spesifikaatioissa.

Yleisin kultasormen vikaantumistapa on ENIGin (0.05–0.15 µm pehmeää kultaa) käyttö elektrolyyttisen kovan kullan (1–3 µm) sijaan. ENIG-kerros kuluu nikkelikerrokseen asti 10–20 lisäysjaksossa. Kontaktin resistanssi kasvaa, signaalit heikkenevät ja yhteys katkeaa – vaikka piirilevy näyttäisi tarkastettaessa virheettömältä.

— Piirilevyn reunaliittimien vika-analyysi

---

Piirilevyjen kultasormien tyypit: vakio, segmentoitu, porrastettu ja pitkä-lyhyt

Kultaiset sormiliittimet eivät ole yksittäisiä geometrioita. Eri sovelluksissa tarvitaan erilaisia ​​liitoskohtien järjestelyjä, ja valmistusvaatimukset vaihtelevat vastaavasti.

Tavalliset (yhtenäiset) kultaiset sormet

Yleisin tyyppi — kaikki liitäntälevyt ovat samanpituisia ja -levyisiä, ja ne on järjestetty yhteen suoraan riviin levyn reunassa. Käytetään standardoiduissa liitännöissä: DDR-muisteissa, PCIe-korteissa, M.2-asemissa, PCI-laajennuskorteissa ja useimmissa teollisuuden taustalevyn liittimissä, jotka noudattavat määriteltyä kosketinvälien standardia. Valmistus on suoraviivaista, koska peitegeometria on yhtenäinen.

Segmentoidut kultasormet

Eri pituiset liitäntäpinnat on järjestetty yhteen riviin, mikä luo segmentoidun ulkonäön, jossa jotkut koskettimet ovat lyhyempiä kuin toiset. Tällä geometrialla on toiminnallinen tarkoitus: vaiheittaisella asetuksella varustetuissa liittimissä pidemmät koskettimet muodostavat sähköisen kytkennän ennen lyhyempiä koskettimia piirilevyn asettamisen aikana. Tämä mahdollistaa virtaliittimien kytkemisen ennen signaalinastoja (estäen kuuman asettamisen transienttien vahingoittamasta signaalipiirejä) tai mahdollistaa piirilevyn tunnistamisen ennen täydellisen kytkennän muodostamista. Yleinen teollisuusmoduuliliittimissä, kestävissä taustalevymalleissa ja erikoistuneissa tietoliikennelaitteissa.

Porrastetut (pitkät-lyhyet vuorotellen) kultaiset sormet

Muunnelma, jossa koskettimet vuorottelevat kahden eri pituuden välillä määritellyssä kuviossa. Käytetään liittimissä, jotka tukevat kahta eri pistosyvyyttä – esimerkiksi osittaista pistoasentoa virransäästötilaa varten ja täyttä pistoasentoa normaalia käyttöä varten. Porrastettu geometria vaatii huolellista valmistusta molempien kosketinpituuksien mittatarkkuuden säilyttämiseksi.

Viistetyt ja viistetyt versiot

Kaikki kultasormityypit vaativat piirilevyssä viistetyn reunan (viiste, joka ohjaa levyn liittimeen). Viistekulmassa (30°, 45°, 60°) ja siinä, tehdäänkö viiste levyn toiselle puolelle vai molemmille puolille (kaksoisviiste), on vaihteluita. Liittimen valmistajan mekaaninen piirustus määrittelee vaaditun viistegeometrian; piirilevyn valmistaja lisää sen jyrsinnän ja viisteytyksen aikana.

Piirilevyn kultasormen suunnittelusäännöt: viiste, välys ja asettelu

Kultasormipiirilevyt vaativat erityisiä suunnittelusääntöjä, jotka poikkeavat tavanomaisista piirilevyasettelukäytännöistä. Nämä säännöt ovat olemassa, koska kultasormien valmistusprosessi – erityisesti reunan viisteytys, valikoiva maskaus ja pinnoitusjärjestys – luo rajoituksia, joita tavanomaiset DFM-työkalut eivät automaattisesti noudata.

Levyn reunan viiste

Levyn kultasormireunan viiste ei ole valinnainen – se on välttämätön, jotta levy voidaan asettaa oikein uritettuun liittimeen vahingoittamatta liittimen koskettimia tai kultasormipehmusteita. Vakioviisteen tekniset tiedot:

Viistekulma (mitattuna levyn pinnasta) on tyypillisesti 30°, 45° tai 60° liittimen ominaisuuksista riippuen. 45° on yleisin oletusarvo PCIe- ja DDR-liittimille. Viistesyvyys poistaa tyypillisesti 0.5–1.0 mm levyn kummaltakin pinnalta. Yksipuolista viistettä (vain yksi puoli) käytetään useimmissa kulutuselektroniikan liitännöissä. Kaksipuolista viistettä (molemmat pinnat) käytetään sovelluksissa, jotka vaativat levyn asettamista kummassakin suunnassa.

Piirilevyn valmistaja tekee viisteen piirilevyn jyrsintä-/profilointivaiheessa. Gerber-tiedostoissa on määriteltävä viisteen geometria yksiselitteisesti – sitä ei voida olettaa pelkästään kultaisten sormipisteiden sijainnin perusteella.

Juotosmaskin puhdistus

Juotosmaski ei saa ulottua kultaisten kosketuspintojen yli. Juotosmaskin reunan ja lähimmän kultaisen kosketuspinnan välinen rako on vähintään 0.5 mm, ja vakiosuositus on 1 mm. Tämä rako on olemassa kahdesta syystä: juotosmaski kiinnitetään ennen kultausvaihetta, ja maskin tunkeutuminen kosketuspinnoille estäisi galvanointikylvyn ulottumasta koko kosketuspinnan alueelle; ja käytössä liittimen koskettimien on oltava suorassa kosketuksessa päällystetyn kosketuspinnan kanssa ilman, että eristävä maskimateriaali muodostaa esteen.

Kultasormivyöhykkeen rajoituksen kautta

Kultaisten sormien alueelle tai 1 mm:n säteelle kultaisten sormien tyynyistä ei saa sijoittaa reikiä. Kultaisten sormien alueen reikiä pitkin syntyy aukkoja, joiden kautta galvanointiaine pääsee käsiksi sisäisiin kuparikerroksiin, mikä aiheuttaa hallitsematonta pinnoitusta sisäkuparikerroksessa ja mahdollisesti oikosulkuja. Ne myös luovat mekaanisia heikkouksia levyn reunan lähelle, missä levyyn kohdistuu toistuvia työntövoimia.

Tyynyjen geometria ja välit

Kultaisen kosketuspinnan leveys, pituus ja jakoväli määräytyvät tyypillisesti liittimen tai paikan mukaan, ei piirilevyn suunnittelijan. Keskeiset suunnittelusäännöt, jotka ovat voimassa liitinstandardista riippumatta, ovat: kosketuspinnan pituus on pidettävä samana kaikissa saman rivin koskettimissa (ellei kyseessä ole segmentoitu tai porrastettu rakenne); kosketuspinnan reunojen on oltava yhdensuuntaiset levyn reunan kanssa ±0.1 mm:n tarkkuudella; ja jakoväli (keskipisteiden välinen etäisyys) on pidettävä liittimen spesifikaatioiden toleranssin rajoissa, joka on tyypillisesti ±0.1 mm standardiliitännöissä.

Liittimen suojaus ja komponenttien välys

Kultasormikontaktialueen ympäristö – alue, joka on liittimen rungon sisällä työnnön aikana – on pidettävä poissa komponenteista, juotospastasta ja muotosuojatusta pinnoitteesta. Tämän esteettömän alueen syvyys määräytyy liittimen asetussyvyyden mukaan. Tyypillisesti levyn reunasta levyn sisäosaan vaaditaan 5–15 mm:n esteetön etäisyys liittimen tyypistä riippuen.

---

Kuinka piirilevyjen kultasormet valmistetaan: Valmistusjärjestys

Kultasormipiirilevyjen valmistusjärjestyksen ymmärtäminen auttaa suunnittelijoita kirjoittamaan oikeita valmistusmuistiinpanoja ja auttaa hankintainsinöörejä arvioimaan, pystyykö tehdas todella toimittamaan määritellyn piirilevyn. Prosessi on monimutkaisempi kuin tavallinen ENIG-valmistus, koska se vaatii ylimääräisen valikoivan pinnoitusvaiheen ja mekaanisen viisteytysoperaation.

Vaihe 1: Standardi monikerrosvalmistus ulkokuoren kuparin läpi

Levy valmistetaan kaikkien standardivaiheidemme mukaisesti PCB:n valmistusprosessi — sisäkerroksen kuvantaminen, laminointi, poraus, pinnoitus, ulkokerroksen kuvantaminen ja etsaus — pisteessä, jossa ulkokuparikerrokset ovat valmiit. Kultaiset kosketuspinnat on määritelty ulkokuparikerroksessa vakiokuparikontakteina.

Vaihe 2: Komponenttityynyjen ENIG-käsittely

Levylle tehdään ENIG-käsittely – ensin kemiallinen nikkeli ja sitten upotuskultaus – komponenttikontaktipinnoille. Kultakontaktipintojen alueet peitetään tässä vaiheessa, jotta ENIGiä ei levitetä kosketuksiin, jotka käsitellään kovakullan avulla. Tämä valikoiva peittämisvaihe on se, missä monet tehtaat, joilla ei ole todellista kaksoisviimeistelymahdollisuutta, kohtaavat vaikeuksia.

Vaihe 3: Juotosmaskin kiinnittäminen

Juotosmaski kiinnitetään piirilevyyn määritellyn välyksen mukaisesti kultaisten kosketuspintojen ympärille. Maskia ei kiinnitetä kultaisten kosketuspintojen päälle. Maski kovetetaan ennen kovakullausvaihetta.

Vaihe 4: Elektrolyyttinen nikkeli- ja kovakultaus

Kultasormikontaktialueille levitetään galvanoitua nikkeliä (3–6 µm) ja sen jälkeen galvanoitua kovakultaa (1–3 µm tai määrityksen mukaan). Tämä on elektrolyyttinen prosessi, joka vaatii sähkövirtaa – kultasormialueen kuparipinnat on kytketty sähköisesti, jotta virta kulkee pinnoituksen aikana. Tyypillisesti tarvitaan pinnoituskiskoja (ohuita kuparijohtimia, jotka yhdistävät kultasormipinnat levyn reunaan sähköistä kontaktia varten pinnoituksen aikana); nämä reititetään levyn hukkareunaan ja poistetaan purkamisen aikana.

Vaihe 5: Levyn profilointi ja reunan viisteytys

Levy jyrsitään lopulliseen ääriviivaansa ja kultasormireunaan tehdään määritelty viiste viistetyökalulla. Viisteytys suoritetaan pinnoituksen jälkeen, jotta pinnoituskylpy ei saastu jyrsintäjätteillä. Viisteen kulma ja syvyys tarkistetaan spesifikaatioiden mukaisesti. Levyn paksuus viistetyssä reunassa mitataan sen varmistamiseksi, että se vastaa liittimen asennustoleranssia.

Vaihe 6: Sähköinen testaus ja tarkastus

Valmiille piirilevylle tehdään sähköisen jatkuvuuden ja eristyksen testaus (lentävällä koettimella tai naulasänkytestillä). Kultasormikontaktin resistanssi tarkistetaan nelijohtimisella Kelvin-mittauksella, jos niin on määrätty. Kultasormialueen silmämääräisessä tarkastuksessa tarkistetaan pinnoituksen tasaisuus, maskin tunkeutuminen ja viisteiden geometria. Kullan paksuus tarkistetaan tyypillisesti röntgenfluoresenssimittauksella (XRF) kunkin tuotantoerän näytelevyistä.

---

Sovellukset: Missä piirilevyjen kultasormia käytetään

Piirilevyjen kultasormet ilmestyvät kaikkiin kohtiin, joissa piirilevyn on saatava toistuva ja luotettava sähköinen kosketus uritettuun liittimeen. Erityiset sovellukset vaihtelevat kulutuselektroniikasta vaativiin teollisuus- ja puolustusympäristöihin.

Tietokoneen muistimoduulit (DDR, SO-DIMM, DIMM)

DDR4 ja DDR5-muistimoduulit ovat eniten käytettyjä kultasormisovelluksia. DDR5 DIMM -muistissa on 288 kosketinta reunaliittimessään, joista jokainen on pinnoitettu JEDEC MO-002 -spesifikaation mukaisesti: 0.76–1.27 µm kovakultaa 3–5 µm nikkelillä. Palvelimien korkea lisäyskertojen määrä (moduulit vaihdetaan huollon ja päivitysten aikana) ja DDR5:n tiukat impedanssivaatimukset tekevät oikeasta pinnoitusmäärityksestä kriittisen.

PCIe-, PCI- ja laajennuskortit

Näytönohjaimet, NVMe-asemat, verkkosovittimet ja muut PCIe-laajennuskortit käyttävät kultaisia ​​​​liittimiä, jotka vaihtelevat PCIe x1:stä (18 kontaktia) PCIe x16:een (164 kontaktia). PCIe:n kultaisten sormien spesifikaatio vaatii tyypillisesti vähintään 30 mikrotuumaa (0.76 µm) kovaa kultaa. PCIe-liittimien spesifikaatio vaatii viisteen levyn reunan molemmilta puolilta.

M.2- ja SATA-asemat

M.2-tallennuslaitteissa käytetään 67-nastaista reunaliitintä, jossa on kovat kultaiset koskettimet. M.2-muotoilu vaatii tarkan kultaisen kosketuspinnan geometrian, jotta se sopii oikein M.2-paikan jousikontakteihin. M.2-moduulit on suunniteltu harvoin asennettaviksi (yleensä vain kerran asennettaviksi), joten liitäntäsyklin vaatimus on pienempi – mutta sähköisen kontaktin luotettavuusvaatimus on korkea, koska liitäntä toimii PCIe Gen 4/5 -nopeuksilla.

Teollisuuden taustalevyn moduulit

Teollisuuden PLC-moduulit, VME-kortit, CompactPCI, VPX ja räätälöidyt teollisuuspohjaiset taustalevyjärjestelmät käyttävät kaikki kultasormiliitäntöjä moduulien ja taustalevyn välillä. Teollisuussovellukset asettavat usein korkeammat asennussyklivaatimukset (yli 10 000 sykliä usein huollettaville moduuleille) ja laajemmat käyttölämpötila-alueet kuin kuluttajasovellukset, mikä lisää paksumpien kultapintojen (2–3 µm) ja kestävämpien nikkelialuslevyjen tarvetta. Nämä piirilevyt toimitetaan usein täysin koottu piirilevy yksiköt valmiina integroitavaksi räkkijärjestelmiin.

Tietoliikenne- ja verkkolaitteet

Linjakortit, optiset lähetin-vastaanottimet ja blade-palvelinkortit televiestintäinfrastruktuurissa käyttävät kultaisia ​​​​liittimiä. Suurten tiedonsiirtonopeuksien ja erinomaisen liitäntävarmuuden yhdistelmä tekee näiden liitinten kovakullasta ehdottoman spesifikaation.

Lääketieteelliset ja ilmailu- ja avaruussovellukset

Lääketieteellisissä diagnostiikkalaitteissa ja ilmailu- ja avaruuselektroniikassa käytetään kultasormiliittimiä, joissa liittimien luotettavuus vaikuttaa suoraan turvallisuuteen. Näissä sovelluksissa usein määritetään kullan paksuusalueen paksumpi pää ja vaaditaan pinnoitusprosessin dokumentoitua jäljitettävyyttä, mukaan lukien jokaisen tuotantoerän XRF-mittaustiedot.

---

Kultasormipiirilevyjen laadunvalvonta ja testaus

Kultasormilevyt vaativat erityisiä laadunvalvontavaiheita normaalin piirilevytarkastuksen lisäksi. Kolme tärkeintä ovat kullan paksuuden mittaus, kosketusresistanssin testaus sekä viisteen visuaalinen ja mittatarkastus.

Röntgenfluoresenssi (XRF) -kullan paksuuden mittaus

XRF on standardimenetelmä piirilevyjen kullan pinnoitteen paksuuden mittaamiseen rikkomatta sitä. XRF-pistooli suuntaa röntgensäteen kultasormilevyn pintaan; palautetun signaalin fluoresenssispektri tunnistaa läsnä olevat alkuaineet ja niiden paksuuden. XRF-mittaus voi erottaa kullan ja nikkelin paksuudet samanaikaisesti. Suoritamme XRF-näytteenoton jokaisesta kultasormilevyn tuotantoerästä, ja tulokset dokumentoidaan toimituspakkauksessa. Tarkempaa prosessinohjausta vaativiin sovelluksiin (DDR5, ilmailu, lääketiede) on saatavilla 100 %:n XRF-mittaus. Kultasormilevyt, joissa on HDI-rakenne — komponenttialueen hienojakoisten BGA-alustojen ja levyn reunan kultaisten sormikontaktien yhdistäminen — vaatii XRF-varmistuksen sen varmistamiseksi, että selektiivinen maskaus erotti kaksi pinnoitusprosessia oikein ilman ristikontaminaatiota.

Kosketusresistanssin varmennus

Piirilevyillä, joissa kultasormen kontaktin resistanssin määritys on kriittinen (korkeataajuiset rajapinnat, matalan virran analogiset signaalit), kontaktin resistanssi mitataan nelijohtimisella Kelvin-mittapäällä. Kelvin-menetelmässä mittaustulokset eivät sisällä johtimien resistanssia, jolloin saadaan oikea lukema kontaktipinnan resistanssista. Tyypillinen kultasormen kontaktin resistanssi on alle 10 mΩ oikein pinnoitetulla kontaktilla.

Työntö- ja poistovoiman testaus

Tiettyä liitintä varten sarjoina tuotetuille kultasormilevyille näytelevyjen sisäänvienti- ja ulosvetovoimatestit varmistavat, että levyn paksuus, viistegeometria ja tyynyn leveys ovat liittimen mekaanisten spesifikaatioiden rajoissa. Liian paksut levyt eivät mene kokonaan sisään; väärän viistekulman omaavat levyt voivat vahingoittaa liittimen jousikontakteja.

Tarttuvuus- ja kulumiskokeet

Sovelluksissa, joissa on määritelty asennussyklin vaatimukset, näytelevyjen kiihdytetty kulumiskoe voi varmistaa, että määritetty kullan paksuus täyttää syklien lukumäärän tavoitearvon. Liittimen valmistaja suorittaa tämän testauksen tyypillisesti liittimen kelpuutuksen aikana, mutta piirilevyasiakas voi pyytää sitä uusille malleille tai uusille toimittajille.

---

Usein Kysytyt Kysymykset

Mikä on piirilevyn kultasormi?

Piirilevyn kultasormi on rivi kullattuja suorakaiteen muotoisia kosketuspisteitä piirilevyn reunassa. Kun ne asetetaan yhteensopivaan korttipaikkaan tai reunaliittimeen, nämä kosketuspisteet muodostavat sähköisen rajapinnan levyn ja isäntäjärjestelmän välille. Termi tulee niiden ulkonäöstä – rivi rinnakkaisia ​​kultaisia ​​koskettimia, jotka muistuttavat sormia. Niitä käytetään RAM-moduuleissa, PCIe-korteissa, M.2-asemissa, teollisuuskäyttöön tarkoitetuissa taustalevymoduuleissa ja kaikissa muissa reunaliittimiä käyttävissä piirilevyjen välisissä liitoksissa.

Minkä paksuista kultaa käytetään piirilevyjen kultasormissa?

Piirilevyjen vakio-kultasormispesifikaatioiden mukaan tarvitaan 1–3 µm elektrolyyttistä kovakultaa (kulta-kobolttiseosta) 3–6 µm:n elektrolyysittömän nikkelin päällä. DDR5-muistimoduulit JEDEC MO-002:n mukaan vaativat 0.76–1.27 µm kultaa 3–5 µm:n nikkelin päällä. PCIe-spesifikaatioiden mukaan vaaditaan tyypillisesti vähintään 30 mikrotuumaa (0.76 µm). Sovelluksissa, joissa vaaditaan paljon lisäyssyklejä (yli 10 000 sykliä), voidaan vaatia 2–3 µm kultaa käyttöiän pidentämiseksi.

Mitä eroa on piirilevyn kultasormilla ja ENIGillä?

Kultasormissa käytetään elektrolyyttistä kovakultaa (1–3 µm, kulta-kobolttiseos, kovuus 130–200 HV), joka kerrostetaan galvanoimalla tarkasti kontrolloituun paksuuteen. ENIGissä käytetään immersiokultaa (0.05–0.15 µm, puhdas kulta, kovuus 60–80 HV), joka kerrostetaan kemiallisella syrjäytyksellä. ENIG on suunniteltu juotettavuutta, ei kulutuskestävyyttä silmällä pitäen – se pettää kosketuspintana 10–20 lisäyskerran kuluessa. Kultasormissa käytetään kovakultaa erityisesti siksi, että se kestää tuhansia lisäyskertoja kulumatta nikkelikerrokseen asti.

Miksi piirilevyn kultasormet vaativat viisteen?

Levyn kultasormen reunassa oleva viiste ohjaa levyn liitinpaikkaan osumatta liittimen jousikontakteihin tai naarmuttamatta kultapintaa työntämisen aikana. Ilman viistettä levyn terävä reuna raapaisisi liittimen kontakteja, mikä voisi vahingoittaa niitä ja aiheuttaa roskia, jotka heikentävät kontaktin luotettavuutta. Vakioviistekulmat ovat 30°, 45° tai 60° liittimen spesifikaatiosta riippuen. Piirilevyn valmistaja koneistaa viisteen pinnoituksen jälkeen levyn profilointivaiheessa.

Voidaanko ENIGiä käyttää piirilevyjen kultasormissa kovan kullan sijaan?

Ei. ENIG (ipotuskulta, 0.05–0.15 µm) on aivan liian ohutta ja pehmeää reunaliittimien kosketuskäyttöön. Se kuluu nikkelikerrokseen asti 10–20 lisäysjaksossa, mikä aiheuttaa kosketusvastuksen kasvua ja signaalin eheyden heikkenemistä. Kultaiset sormikontaktit vaativat elektrolyyttistä kovakultaa (1–3 µm) ja kulta-kobolttiseoskoostumusta riittävän kulutuskestävyyden saavuttamiseksi. ENIG-viimeistelty piirilevy, jota käytetään myös kultaisina sormikontakteina, vikaantuu ennenaikaisesti käytössä.

Mitä suunnittelusääntöjä sovelletaan piirilevyjen kultasormiin?

Kultaisten sormien suunnittelun keskeiset säännöt: (1) Ei reikiä 1 mm:n säteellä kultaisista sormikohdista – reikien kautta pinnoitekylvyt pääsevät sisäisiin kuparikerroksiin. (2) Juotosmaskin ja kultaisten sormikohtien reunojen välillä on oltava vähintään 0.5–1 mm:n rako – maskin tunkeutuminen estää asianmukaisen pinnoituksen. (3) Levyn reunan viistekulman on vastattava liittimen spesifikaatiota – 30°, 45° tai 60°. (4) Kullan ja nikkelialuslevyn paksuus on määriteltävä nimenomaisesti valmistustiedoissa – pelkkä "kultaisten sormien" määritelmä ei riitä. (5) Liittimen asennusalueella, tyypillisesti 5–15 mm:n päässä levyn reunasta, ei ole komponentteja tai juotospastaa.

Miten piirilevyn kultasormien kullan paksuus tarkistetaan?

Kullan paksuus varmennetaan röntgenfluoresenssimittauksella (XRF) – rikkomattomalla tekniikalla, joka mittaa kulta- ja nikkelikerrosten paksuuden samanaikaisesti. XRF-mittaukset tehdään kunkin tuotantoerän näytelevyistä. Kriittisissä sovelluksissa (DDR5, ilmailu- ja avaruusteollisuus, lääketiede) voidaan määrittää 100 %:n XRF-mittaus jokaiselle levylle. XRF-mittaustiedot tulee sisällyttää levyn valmistusdokumentaatiopakettiin.

Mitä eroa on segmentoiduilla ja tavallisilla kultasormilla?

Tavallisissa kultaisissa kosketuspinnoissa kaikki liitännät ovat samanpituisia, mikä luo yhtenäisen reunakontaktirivin, jota käytetään standardoiduissa liitännöissä, kuten DDR-muisteissa ja PCIe-korteissa. Segmentoiduissa kultaisissa kosketuspinnoissa on eripituiset kosketuspinnat samalla rivillä, joten jotkut koskettimet kytkeytyvät ennen toisia piirilevyn asettamisen aikana. Tätä vaiheistettua kytkeytymistä käytetään liittimissä, joissa virtaliittimet on kytkettävä ennen signaaliliittimiä (suojaamaan signaalipiirejä kuuma-asennuksen transienteilta) tai joissa piirilevyn tunnistus on tehtävä ennen täyttä kytkentää. Segmentoidut kultaiset kosketuspiikit ovat yleisiä teollisuuden taustalevyn liittimissä ja erikoistuneissa tietoliikennelaitteissa.