Šta su PCB zlatni prsti?

Na memorijskim modulima i grafičkim karticama možemo vidjeti red provodnih kontakata zlatne boje. Ljudi ih nazivaju “zlatni prsti”. U području dizajna i proizvodnje tiskanih pločica (PCB), zlatni prsti (također nazvani “Gold Finger” ili “Edge Connector”) koriste konektor za priključivanje ploče u utičnicu. Zlatni prsti omogućuju ploči povezivanje s ostalim dijelovima sustava.

Zlatni prst funkcioniše tako što se jedan rub štampane pločice (PCB) ubaci u utor konektora. Pinovi konektora dodiruju padove ili bakarne tragove na pločici na određenim mjestima. To stvara put za protok signala i napajanja na i iz pločice. Kako bi se osigurala otpornost na habanje i dobar kontakt, padovi ili bakar na pločici presvučeni su niklom i zlatom. Budući da presvučeni padovi izgledaju poput prstiju, ljudi ih nazivaju zlatnim prstima.

Vrste zlatnih prstiju

Po obliku

Postoje dva uobičajena oblika. Jedan je ravan. Drugi je zakrivljen. Ravni zlatni kontakti odgovaraju tipovima memorije kao što su DDR, DDR2, DDR3 i DDR3L. Zakrivljeni zlatni kontakti odgovaraju DDR4 i DDR5 memorijskim modulima.

Po poziciji

Zlatni kontakti mogu biti na jednoj ili na obje strane štampane pločice. Jednostrani zlatni kontakti nalaze se samo na jednoj ivici pločice. Dvostrani zlatni kontakti pojavljuju se na obje ivice. Dvostrani tipovi su uobičajeni za uređaje koji koriste konektore sa dvostrukim utorom, kao što su PCI, ISA i AGP.

Po dužini

Zlatni prsti mogu imati različite dužine u jednom redu. Neki su kontakti duži, a neki kraći. Dizajneri to rade kako bi određenim pinovima dodijelili različite funkcije ili prioritete. Na primjer, dugi padovi mogu označavati pinove za napajanje, masu ili reset.

Koje se površinske obrade koriste za Gold Finger PCB-ove?

Postoji nekoliko glavnih tretmana površine za zlatne prste.

Elektropozlatina nikl-zlatom (tvrdo zlato)

Ovo može doseći debljinu od 3 do 50 mikroinča. Budući da dobro provodi, otporno je na oksidaciju i dobro podnosi habanje, ljudi koriste tvrdo zlato za zlatne kontakte koji se često priključuju i odspajaju ili su izloženi mehaničkom trenju. Tvrdo zlato je skupo. Zato se koristi samo za male površine poput zlatnih kontakata, a ne za cijelu ploču.

Immersion Gold (ENIG)

Tipična debljina je oko 1 mikroinča, a može doseći i do 3 mikroinča. Urođeno zlato ima dobru provodnost, ravnost i sposobnost lemljenja. Dizajneri ga koriste za visokoprecizne ploče koje imaju ključeve, lemljene integrisane sklopove ili BGA komponente. Ako zlatni pin ne zahtijeva vrlo visoku otpornost na habanje, cijela ploča može koristiti urođeno zlato. Urođeno zlato košta mnogo manje od elektro-galvanski pozlaćenog tvrdog zlata. Urođeno zlato izgleda žuto.

Šta je proces pozlatnje zlatnog prsta na PCB-u?

Tok procesa tvrdog pozlativanja za zlatne prste na tiskanim pločicama je sljedeći:

1. Prekrijte plavom tintom (prekrijte masku)
   Prekrijte cijelu površinu PCB-a plavom zaštitnom maskom, osim zlatnih prstnih kontakata koji trebaju tvrdo zlato. Provjerite da su provodne površine poravnate s orijentacijom ploče.

2. Uklonite oksid s površine bakrenog pad-a.
   Koristite sumpornu kiselinu za uklanjanje oksidnog sloja s površine bakrenog pad-a na PCB-u. Zatim isperite bakrenu površinu vodom. Nakon toga brusimo ili ribamo kako bismo dodatno očistili površinu pad-a. Zatim isperite bakrenu površinu vodom i deioniziranom vodom.

3. Nikliranje ploče na bakrenoj površini PCB-a
   Nakon čišćenja primjenjujemo struju kako bismo na površinu zlatnog prstnog jastučića nanijeli sloj nikla. Zatim ispiramo niklirane jastučiće vodom i deioniziranom vodom.

4. Pozlatite platne na nikliranim padovima PCB-a.
   Nakon nikliranja nanesemo struju kako bismo na nikl nanijeli sloj zlata. Neiskorišteno zlato recikliramo. Zatim površinu zlatnog prsta isperemo najprije vodom, a potom deioniziranom vodom.

5. Uklonite plavo mastilo
   Sada je tvrdo zlato na zlatnim prstima PCB-a završeno. Uklonite plavu tintu i nastavite obradu PCB-a na korak tiska maske za lemljenje.

S obzirom na gore navedene korake, proces zlatnog prsta nije složen. Ipak, samo nekoliko fabrika tiskanih pločica može taj proces obavljati interno.

Kako koristiti zlatne prste na PCB-u

1. Edge konektor

Kada se kćerinska ploča priključi na glavnu matičnu ploču, ona se umeće u jedan od nekoliko ženskih utora, kao što su PCI, ISA ili AGP utori. Kroz te utore zlatni prstići prenose signale između periferne ili kćerinske kartice i samog računara.

Soket za PCI port na štampanoj ploči često je plastično kućište koje se otvara s jedne strane. Ima pinove na jednom ili oba kraja dužeg ruba. Konektor može imati izbočinu ili utor za zaključavanje kako bi se osiguralo da pravi tip kartice uđe u soket. Širina soketa bira se na osnovu debljine ploče. S druge strane soketa obično se nalazi izolacijski pomični konektor za trakaasti kabel. Majčinska ploča ili kćerka kartica također se mogu priključiti s druge strane.

2. Posebni adapteri

Zlatni kontakti omogućavaju ličnim računarima da dobiju mnoge nove funkcije. Umetanjem kćerinske štampane ploče vertikalno u matičnu ploču, računar može dobiti bolju grafiku ili zvuk visoke vjernosti. Ove kartice se ne vade i ne ponovo priključuju često. Zato su zlatni kontakti na njima obično izdržljiviji od samih kartica.

3. Eksterne veze

Periferni uređaji dodani računarskoj stanici mogu se povezati s matičnom pločom putem zlatnih prstiju na tiskanoj pločici. Uređaji poput zvučnika, subwofera, skenera, štampača i monitora priključuju se u utore na stražnjoj strani računarske kućišta. Ti utori vode do tiskanih pločica koje su potom povezane s matičnom pločom.

Pravila dizajna za zlatne prste na PCB-u

1. Okovani provodni otvori trebaju biti udaljeni od zlatnog prsta. Držite svaku VIA ili pozlaćenu rupu podalje od područja rubnog kontakta.

2. Koristite tvrdo zlato za ploče koje se često ubacuju i izvlače. Tvrdo zlato povećava otpornost na habanje. Hemijski nikl/zlato po uranjanju je jeftinije od tvrdog zlata. Ali zlato po uranjanju manje dobro podnosi habanje.

3. Zlatni prsti trebaju zaobljavanja. Uobičajeni ugao je 45 stepeni. Drugi uglovi poput 20 ili 30 stepeni se također koriste. Ako dizajn izostavi zaobljavanje, to može uzrokovati probleme pri umetanju.

4. Otvorite masku za lemljenje preko cijelog područja zlatnog prsta. Ne koristite šablonu za masku za lemljenje za pinove.

5. Minimalna udaljenost od lemnih ili srebrnih kontakata do vrha prsta je 14 mil. Preporučuje se držati padove najmanje 1 mm udaljene od područja zlatnog prsta, uključujući i via padove.

6. Ne ostavljajte izloženi bakar na površini zlatnog prsta. Kontaktna površina treba biti pozlatana.

7. Režite bakar ispod zlatnog prsta na unutrašnjim slojevima. Svi unutrašnji slojevi ispod zlatnog kontakta trebaju biti bez bakra. Obično je širina bakrenog izostavljanja 3 mm. Možete izvršiti polu-izrez ili puni izrez bakra. U PCIe dizajnima neki dokazi ukazuju da bakar ispod zlatnog kontakta treba biti potpuno uklonjen.

Zlatni prsti imaju niži impedans nego uobičajene signalne staze. Rezanje bakra ispod prsta smanjuje razliku u impedansi između zlatnog prsta i susjednih linija s kontroliranom impedansom. To također pomaže u zaštiti od ESD-a.

Razlika između uronjenog zlata i zlatnih prstiju

Jednostavno rečeno, zlatni prsti su mesingani ili bakreni kontaktni dijelovi. Uronjeno zlato je jedna vrsta završne obrade površine koja se koristi na štampanim pločicama.

Zlato se dobro odupire oksidaciji. Zlato također dobro provodi električnu struju. Na memorijskim modulima dijelovi koji se spajaju s utorom za memoriju pozlaćeni su zlatom kako bi signali prolazili kroz zlatne prste. Zlatni prsti su skup žutih provodnih kontakata. Ti su kontakti pozlaćeni na površini i raspoređeni poput prstiju. Zbog toga ime potječe od njihovog izgleda nalik prstima.

Jednostavno rečeno, zlatni prst je dio za povezivanje na memorijskom ključu koji se spaja sa utorom za memoriju. Svi signali prolaze kroz zlatni prst.

Zlatni kontakti se izrađuju od bakrom obloženog štampanog pločica. Zatim se kontaktna područja posebnim postupkom oblažu slojem zlata.

Dakle, jednostavno rečeno: uronjeno zlato (ENIG) je vrsta površinske obrade koja se nanosi na ploču. Zlatni prst je dio ploče koji ima signale i provodi ih između ploče i utičnice.

Na tržištu površina zlatnih kontakata ne koristi uvijek pravo zlato. Zlato je skupo. Mnogi memorijski moduli sada koriste kalajno presvlačenje umjesto zlata. Od 1990-ih kalaj je postao uobičajen. Danas većina matičnih ploča, memorijskih modula i grafičkih kartica koristi kalaj za “zlatne kontakte”. Samo neki visokoučinkoviti serverski ili radni stanični dijelovi još uvijek koriste zlato za kontaktne točke. Ti dijelovi koštaju mnogo više.

Sažetak

Zlatni prstići su rubni kontakti na štampanim pločicama (PCB) koji se ubadaju u utičnice. Oni omogućavaju da se ploča spoji na druge komponente. Prave se prevlačenjem niklom i zlatom kontakata na ploči. Postoje različiti oblici, položaji i dužine zlatnih prstića za različite namjene. Vrste površinske obrade uključuju tvrdo pozlatanje i uronjeno pozlatanje. Tvrdo pozlatanje je najbolje otporno na habanje. Uronjeno pozlatanje je jeftinije i i dalje se može lemiti. Dizajneri moraju držati padove i viase podalje od kontaktnog ruba. Moraju dodati zaobljenja i otvoriti masku za lemljenje. Unutrašnji bakar ispod prsta obično treba ukloniti. Tržišna praksa je zbog troškova prešla sa pravog zlata na kalajno pozlatanje u mnogim potrošačkim proizvodima. Samo posebni uređaji ili oni serverskog nivoa često i dalje koriste pravo zlato.