Hvad er PCB Gold Fingers?

På computerens memory sticks og på grafikkort kan vi se en række guldfarvede, ledende kontakter. Folk kalder dem “guldfingre”. Inden for PCB-design og -fremstilling bruger guldfingre (også kaldet “Gold Finger” eller “Edge Connector”) et stik til at sætte kortet i en stikkontakt. Guldfingrene gør det muligt at forbinde printet med andre dele af systemet.

En guldfinger fungerer ved at sætte den ene kant af printkortet ind i en stikåbning. Stikkets ben berører printets puder eller kobberbaner på bestemte steder. Det skaber en vej for signaler og strøm til at gå ind og ud af printet. For at opnå slidstyrke og god kontakt er puderne eller kobberet på printet belagt med nikkel og guld. Fordi de belagte pads ligner fingre, kalder folk dem guldfingre.

Typer af guldfingre

Af form

Der er to almindelige former. Den ene er lige. Den anden er buet. Lige guldfingre passer til hukommelsestyper som DDR, DDR2, DDR3 og DDR3L. Buede guldfingre passer til DDR4- og DDR5-hukommelsessticks.

Efter position

Guldfingre kan sidde på den ene eller begge sider af printet. Enkeltsidede guldfingre sidder kun på den ene kant af printet. Dobbeltsidede guldfingre sidder på begge kanter. Dobbeltsidede typer er almindelige for enheder, der bruger dobbeltslids-stik, som f.eks. PCI, ISA og AGP.

Af længde

Guldfingre kan have forskellige længder i en række. Nogle kontakter er længere, og nogle er kortere. Det gør designerne for at give forskellige funktioner eller prioriteter til bestemte ben. Lange pads kan f.eks. markere strøm-, jord- eller nulstillingsstifter.

Hvilke overfladebehandlinger bruges til guldfinger-PCB'er?

Der er et par hovedoverfladebehandlinger til guldfingre.

Galvaniseret nikkel-guld (hårdt guld)

Det kan nå en tykkelse på 3 til 50 mikrotommer. Fordi det leder godt, modstår oxidering og er slidstærkt, bruger folk hårdt guld til guldfingre, der ofte sættes i og tages ud af stikkontakten eller udsættes for mekanisk friktion. Hårdt guld er dyrt. Så det bruges kun til små områder som f.eks. guldfingrene, ikke til hele printet.

Immersion Gold (ENIG)

Den typiske tykkelse er ca. 1 mikrotomme, og den kan gå op til 3 mikrotommer. Nedsænkningsguld har god ledningsevne, planhed og loddeevne. Designere bruger det til højpræcisionskort, der har taster, bondede IC'er eller BGA-dele. Hvis en guldfinger ikke har brug for meget høj slidstyrke, kan hele printet bruge nedsænkningsguld. Dypguld koster meget mindre end galvaniseret hårdguld. Immersionsguld ser gult ud.

Hvad er PCB Gold Finger Plating-processen?

Flowet for hårdforgyldning af PCB-guldfingre foregår på denne måde:

1. Omslag med blåt blæk (omslagsmaske)
   Dæk hele PCB-overfladen med en blå beskyttelsesmaske undtagen guldfingerpuderne, der skal have hårdt guld. Sørg for, at de ledende områder flugter med kortets retning.

2. Fjern oxid fra overfladen af kobberpuden
   Brug svovlsyre til at fjerne oxidlaget fra PCB'ets kobberpudeoverflade. Skyl derefter kobberoverfladen med vand. Derefter sliber eller skrubber vi for at rengøre padoverfladen yderligere. Dernæst skyller vi kobberoverfladen med vand og deioniseret vand.

3. Nikkelplade på PCB-pad'ens kobberoverflade
   Efter rengøringen sætter vi strøm til for at lægge et nikkellag på overfladen af guldfingerpuden. Derefter skyller vi de nikkelbelagte pads med vand og deioniseret vand.

4. Læg guld på de nikkelbelagte PCB-pads
   Efter nikkelbelægningen lægger vi strøm på for at lægge et lag guld oven på nikkelen. Vi genvinder det ubrugte guld. Derefter skyller vi guldfingerens overflade først med vand og derefter med deioniseret vand.

5. Fjern det blå blæk
   Nu er det hårde guld på printets guldfingre færdigt. Fjern det blå blæk, og fortsæt PCB-behandlingen til loddemaskeudskrivningstrinnet.

Ud fra ovenstående trin er guldfingerprocessen ikke kompleks. Alligevel er det kun få printkortfabrikker, der kan udføre guldfingerprocessen in-house.

Sådan bruger du PCB Gold Fingers

1. Kantstik

Når et datterprintkort tilsluttes et hovedbundkort, sættes det i en af flere hun-slots, f.eks. PCI-, ISA- eller AGP-slots. Gennem disse slots overfører guldfingre signaler mellem det perifere udstyr eller datterkortet og selve computeren.

En PCI-portsokkel på et printkort er ofte et plastikhus, der åbner på den ene side. Det har stifter i den ene eller begge ender af den lange kant. Stikket kan have en bump eller et hak for at sikre, at den rigtige korttype går ind i soklen. Socket-bredden vælges ud fra kortets tykkelse. På den anden side af stikket er der som regel et stik til et båndkabel, som er isolationsforskudt. Moderkortet eller datterkortet kan også tilsluttes på den anden side.

2. Særlige adaptere

Guldfingre giver personlige computere mange nye funktioner. Ved at indsætte et datterprintkort lodret i bundkortet kan computeren tilføje bedre grafik eller high-fidelity-lyd. Disse kort bliver ikke ofte taget ud og sat i igen. Så guldfingrene på disse kort er normalt mere holdbare end selve kortene.

3. Eksterne forbindelser

Perifere enheder, der tilføjes til en computerstation, kan forbindes til bundkortet via PCB-guldfingre. Enheder som højttalere, subwoofere, scannere, printere og skærme sættes i stik på bagsiden af et computertårn. Disse slots er forbundet med printkort, som igen er forbundet med bundkortet.

Regler for design af PCB-guldfinger

1. Pletterede gennemgående huller skal være væk fra guldfingeren. Hold eventuelle gennemgående eller belagte huller væk fra kantkontaktområdet.

2. Brug hårdt guld til tavler, der ofte skal sættes i og tages ud. Hårdt guld øger slidstyrken. Kemisk nikkel/immersionsguld er billigere end hårdt guld. Men nedsænket guld slides mindre godt.

3. Guldfingre har brug for affasninger. En almindelig vinkel er 45 grader. Andre vinkler som 20 eller 30 grader bruges også. Hvis designet udelader affasningen, kan det give problemer under indsættelsen.

4. Åbn loddemasken over hele guldfingerområdet. Brug ikke en loddemaskeskabelon til stifterne.

5. Minimumsafstanden fra lodde- eller sølvpuder til fingerspidsen er 14 mil. Det anbefales at holde pads mindst 1 mm væk fra guldfingerområdet, også via pads.

6. Efterlad ikke blottet kobber på guldfingerens overflade. Kontaktfladen skal være belagt.

7. Skær kobber under guldfingeren på de indre lag. Alle indre lag under guldfingeren skal have fjernet kobber. Normalt er bredden på kobberet 3 mm. Du kan klippe kobberet af en halv eller en hel finger. I PCIe-designs viser nogle beviser, at kobberet under guldfingeren skal fjernes helt.

Guldfingre har en lavere impedans end typiske signalspor. Ved at skære kobber under fingeren reduceres impedansforskellen mellem guldfingeren og de tilstødende impedansstyrede linjer. Det hjælper også mod ESD.

Forskellen mellem nedsænkningsguld og guldfingre

For at sige det enkelt er guldfingre kontaktstykkerne af messing eller kobber. Dypguld er en type overfladefinish, der bruges på printkort.

Guld modstår oxidation godt. Guld leder også elektricitet godt. På hukommelsessticks er de dele, der passer til hukommelsessporet, belagt med guld, så signalerne passerer gennem guldfingrene. Guldfingre er et sæt gule, ledende kontakter. Disse kontakter er belagt med guld på overfladen og arrangeret som fingre. Det er derfor, navnet kommer fra deres fingerlignende udseende.

Med andre ord er en guldfinger den forbindelsesdel på en memory stick, der møder hukommelsessporet. Alle signaler passerer gennem guldfingeren.

Guldfingrene er lavet af den kobberbelagte plade. Derefter belægges kontaktområderne med et lag guld ved en særlig proces.

Kort sagt: Immersionsguld (ENIG) er en type overfladefinish, der påføres printet. En guldfinger er den del af printet, der har signaler og leder mellem printet og soklen.

På markedet bruger guldfingeroverfladen ikke altid ægte guld. Guld er dyrt. Mange memory sticks bruger nu tinbelægning i stedet for guld. Siden 1990“erne er tin blevet almindeligt. I dag bruger de fleste bundkort, hukommelsessticks og grafikkort tin til ”guldfingrene". Kun nogle højtydende server- eller arbejdsstationsdele bruger stadig guld til kontaktpunkter. Disse dele koster meget mere.

Sammenfatning

Guldfingre er kantkontakterne på printkort, der sættes i stikkontakter. De gør det muligt at forbinde printet med andre dele. De fremstilles ved at belægge printpladens puder med nikkel og guld. Der findes forskellige former, positioner og længder af guldfingre til forskellige formål. Overfladefinishen omfatter hård guldbelægning og nedsænket guld. Hårdt guld er bedst til slid. Nedsænket guld er billigere og kan stadig loddes. Designere skal holde puder og vias væk fra kontaktkanten. De skal tilføje affasninger og åbne loddemasken. Det indre kobber under fingeren skal normalt skæres væk. Markedspraksis flyttede fra ægte guld til tinbelægning i mange forbrugerprodukter på grund af omkostningerne. Kun specielle enheder eller enheder på serverniveau bruger ofte stadig ægte guld.