Was sind PCB-Goldfinger?

Auf Computer-Speichersticks und auf Grafikkarten sieht man eine Reihe goldfarbener leitender Kontakte. Man nennt sie “Goldfinger”. Bei der Entwicklung und Herstellung von Leiterplatten verwenden Goldfinger (auch “Gold Finger” oder “Edge Connector” genannt) einen Stecker, um die Leiterplatte in einen Sockel zu stecken. Die Goldfinger ermöglichen die Verbindung der Leiterplatte mit anderen Teilen des Systems.

Ein Goldfinger funktioniert, indem eine Kante der Leiterplatte in einen Steckverbinderschlitz eingeführt wird. Die Stifte des Steckers berühren die Pads oder Kupferbahnen der Leiterplatte an bestimmten Stellen. So entsteht ein Pfad für Signale und Strom, der in die Leiterplatte hinein und aus ihr heraus führt. Um eine hohe Verschleißfestigkeit und einen guten Kontakt zu gewährleisten, werden die Pads oder Kupferbahnen auf der Leiterplatte mit Nickel und Gold beschichtet. Da die beschichteten Pads wie Finger aussehen, nennt man sie auch Goldfinger.

Arten von Goldfingern

Nach Form

Es gibt zwei gängige Formen. Die eine ist gerade. Die andere ist gebogen. Gerade Goldfinger passen zu Speichertypen wie DDR, DDR2, DDR3 und DDR3L. Gebogene Goldfinger passen zu DDR4- und DDR5-Speichersticks.

Nach Position

Goldfinger können sich auf einer oder auf beiden Seiten der Leiterplatte befinden. Einseitige Goldfinger sitzen nur an einer Kante der Leiterplatte. Doppelseitige Goldfinger befinden sich an beiden Kanten. Doppelseitige Typen sind bei Geräten üblich, die Doppelslot-Anschlüsse verwenden, z. B. PCI, ISA und AGP.

Nach Länge

Goldfinger können in einer Reihe unterschiedliche Längen haben. Manche Kontakte sind länger und manche kürzer. Die Entwickler tun dies, um bestimmten Stiften unterschiedliche Funktionen oder Prioritäten zuzuweisen. Lange Pads können zum Beispiel Strom-, Masse- oder Reset-Pins markieren.

Welche Oberflächenbehandlungen werden für Goldfinger-Leiterplatten verwendet?

Es gibt einige wichtige Oberflächenbehandlungen für Goldfinger.

Galvanisiertes Nickel-Gold (Hartgold)

Es kann eine Dicke von 3 bis 50 Mikrozoll erreichen. Da es gut leitet, oxidationsbeständig ist und sich gut abnutzt, wird Hartgold für Goldfinger verwendet, die häufig ein- und ausgesteckt werden oder mechanischer Reibung ausgesetzt sind. Hartgold ist teuer. Daher wird es nur für kleine Bereiche wie die Goldfinger und nicht für die gesamte Leiterplatte verwendet.

Immersionsgold (ENIG)

Die typische Dicke beträgt etwa 1 Mikrozoll, kann aber auch bis zu 3 Mikrozoll betragen. Immersionsgold hat eine gute Leitfähigkeit, Ebenheit und Lötbarkeit. Designer verwenden es für Hochpräzisionsplatinen, die Tasten, gebondete ICs oder BGA-Teile enthalten. Wenn ein Goldfinger nicht sehr verschleißfest sein muss, kann für die gesamte Leiterplatte Tauchgold verwendet werden. Chemisch vergoldetes Gold kostet viel weniger als galvanisch abgeschiedenes Hartgold. Immersionsgold sieht gelb aus.

Was ist der PCB Gold Finger Plating Prozess?

Der Ablauf der Hartvergoldung für PCB-Goldfinger sieht folgendermaßen aus:

1. Umschlag mit blauer Tinte (Umschlagmaske)
   Bedecken Sie die gesamte Leiterplattenoberfläche mit einer blauen Schutzmaske, mit Ausnahme der Goldfingerpads, die hartvergoldet werden müssen. Achten Sie darauf, dass die leitenden Bereiche mit der Ausrichtung der Leiterplatte übereinstimmen.

2. Oxid von der Oberfläche des Kupferpads entfernen
   Verwenden Sie Schwefelsäure, um die Oxidschicht von der Oberfläche des Kupferpads der Leiterplatte zu entfernen. Dann spülen wir die Kupferoberfläche mit Wasser ab. Danach schleifen oder schrubben wir, um die Pad-Oberfläche weiter zu reinigen. Anschließend spülen wir die Kupferoberfläche mit Wasser und entionisiertem Wasser ab.

3. Nickelplatte auf der Kupferoberfläche des PCB-Pads
   Nach der Reinigung legen wir Strom an, um eine Nickelschicht auf die Oberfläche der Goldfingerpads aufzubringen. Dann spülen wir die vernickelten Pads mit Wasser und entionisiertem Wasser ab.

4. Vergolden Sie die vernickelten Leiterplattenpads
   Nach der Vernickelung legen wir Strom an, um eine Goldschicht auf das Nickel aufzubringen. Wir gewinnen das nicht verwendete Gold zurück. Dann spülen wir die Oberfläche des Goldfingers zunächst mit Wasser und dann mit entionisiertem Wasser ab.

5. Entfernen Sie die blaue Tinte
   Jetzt ist das Hartgold auf den Goldfingern der Leiterplatte fertig. Entfernen Sie die blaue Tinte und setzen Sie die Verarbeitung der Leiterplatte mit dem Lötstopplackdruck fort.

Aus den oben genannten Schritten geht hervor, dass der Goldfinger-Prozess nicht sehr komplex ist. Dennoch können nur wenige Leiterplattenhersteller das Goldfinger-Verfahren intern durchführen.

Verwendung von PCB-Goldfingern

1. Randverbinder

Wenn eine Tochterplatine an eine Hauptplatine angeschlossen wird, wird sie in einen von mehreren Steckplätzen, z. B. PCI-, ISA- oder AGP-Steckplätze, gesteckt. Über diese Steckplätze übertragen Goldfinger Signale zwischen der Peripherie- oder Tochterkarte und dem Computer selbst.

Ein PCI-Anschlusssockel auf einer Leiterplatte ist häufig ein Kunststoffgehäuse, das an einer Seite offen ist. Es hat Stifte an einem oder beiden Enden der längeren Kante. Der Steckverbinder kann eine Einkerbung enthalten, um sicherzustellen, dass der richtige Kartentyp in den Sockel passt. Die Breite des Sockels wird auf der Grundlage der Plattendicke gewählt. Auf der anderen Seite des Sockels befindet sich in der Regel ein Schneidklemmanschluss für ein Flachbandkabel. Die Hauptplatine oder Tochterkarte kann auch auf der anderen Seite angeschlossen werden.

2. Spezial-Adapter

Mit Goldfingern können Personalcomputer viele neue Funktionen erhalten. Durch das vertikale Einsetzen einer Tochterplatine in die Hauptplatine kann der Computer eine bessere Grafikkarte oder High-Fidelity-Sound hinzufügen. Diese Karten werden nicht oft aus- und wieder eingesteckt. Daher sind die Goldfinger auf diesen Karten in der Regel haltbarer als die Karten selbst.

3. Externe Verbindungen

Peripheriegeräte, die zu einer Computerstation hinzugefügt werden, können über PCB-Goldfinger mit der Hauptplatine verbunden werden. Geräte wie Lautsprecher, Subwoofer, Scanner, Drucker und Monitore werden in die Steckplätze auf der Rückseite eines Computerturms eingesteckt. Diese Steckplätze sind mit Leiterplatten verbunden, die wiederum mit der Hauptplatine verbunden sind.

PCB Gold Finger Design Regeln

1. Durchkontaktierte Löcher sollten vom Goldfinger entfernt sein. Halten Sie alle Durchkontaktierungen oder plattierten Löcher von der Kantenkontaktfläche fern.

2. Verwenden Sie Hartgold für Platten, die häufig eingesetzt und entfernt werden müssen. Hartgold erhöht die Verschleißfestigkeit. Chemisch Nickel/Tauchgold ist billiger als Hartgold. Aber Chemisch-Nickel-Gold verschleißt weniger gut.

3. Goldfinger brauchen Fasen. Ein üblicher Winkel ist 45 Grad. Andere Winkel wie 20 oder 30 Grad werden ebenfalls verwendet. Fehlt bei der Konstruktion die Fase, kann dies zu Problemen beim Einsetzen führen.

4. Öffnen Sie die Lötstoppmaske über dem gesamten Goldfingerbereich. Verwenden Sie keine Lötstoppschablone für die Stifte.

5. Der Mindestabstand zwischen den Löt- oder Silberpads und der Fingerspitze beträgt 14 mil. Es wird empfohlen, Pads mindestens 1 mm vom Goldfingerbereich entfernt zu halten, auch über Pads.

6. Lassen Sie kein freies Kupfer auf der Oberfläche des Goldfingers. Die Kontaktfläche sollte plattiert werden.

7. Schneiden Sie Kupfer unter den Goldfinger auf den inneren Lagen. Bei allen inneren Schichten unter dem Goldfinger sollte das Kupfer entfernt werden. In der Regel beträgt die Breite der Kupfersperrung 3 mm. Sie können den Kupferschnitt mit einem halben oder ganzen Finger durchführen. Bei PCIe-Designs gibt es Hinweise darauf, dass das Kupfer unter dem Goldfinger vollständig entfernt werden sollte.

Goldfinger haben eine niedrigere Impedanz als typische Signalleitungen. Das Schneiden von Kupfer unter dem Finger verringert den Impedanzunterschied zwischen dem Goldfinger und den angrenzenden impedanzkontrollierten Leitungen. Dies hilft auch gegen ESD.

Unterschied zwischen Tauchgold und Goldfingern

Einfach ausgedrückt, sind Goldfinger die Kontaktstücke aus Messing oder Kupfer. Tauchvergoldung ist eine Art der Oberflächenveredelung, die auf Leiterplatten verwendet wird.

Gold ist gut oxidationsbeständig. Außerdem leitet Gold den Strom gut. Bei Speichersticks sind die Teile, die in den Speichersteckplatz passen, mit Gold beschichtet, damit die Signale durch die Goldfinger geleitet werden. Goldfinger sind eine Reihe von gelben leitfähigen Kontakten. Diese Kontakte sind auf der Oberfläche mit Gold beschichtet und wie Finger angeordnet. Daher rührt auch der Name, denn sie sehen aus wie Finger.

Im Klartext: Ein Goldfinger ist der Verbindungsteil eines Speichersticks, der mit dem Speichersteckplatz verbunden ist. Alle Signale gehen durch den goldenen Finger.

Die Goldfinger werden aus der kupferkaschierten Platine hergestellt. Anschließend werden die Kontaktflächen in einem speziellen Verfahren mit einer Goldschicht überzogen.

Einfach ausgedrückt: Chemisch vergoldetes Gold (ENIG) ist eine Oberflächenbeschichtung, die auf die Platine aufgetragen wird. Ein Goldfinger ist der Teil der Platine, der Signale überträgt und zwischen der Platine und dem Sockel leitet.

Auf dem Markt wird für die Oberfläche der Goldfinger nicht immer echtes Gold verwendet. Gold ist kostspielig. Viele Speichersticks werden heute mit Zinn statt mit Gold beschichtet. Seit den 1990er Jahren hat sich Zinn durchgesetzt. Heute verwenden die meisten Hauptplatinen, Speichersticks und Grafikkarten Zinn für die “Goldfinger”. Nur einige leistungsstarke Server- oder Workstation-Teile verwenden noch Gold für die Kontaktpunkte. Diese Teile sind sehr viel teurer.

Zusammenfassung

Goldfinger sind die Randkontakte auf Leiterplatten, die in Sockel gesteckt werden. Sie ermöglichen die Verbindung der Leiterplatte mit anderen Teilen. Sie werden durch Beschichtung der Leiterplattenpads mit Nickel und Gold hergestellt. Es gibt verschiedene Formen, Positionen und Längen von Goldfingern für unterschiedliche Anwendungen. Zu den Oberflächenbeschichtungen gehören Hartvergoldung und Tauchvergoldung. Hartgold ist am besten für den Verschleiß geeignet. Chemisch vergoldetes Gold ist billiger und dennoch lötbar. Die Konstrukteure müssen Pads und Durchkontaktierungen von der Kontaktkante fernhalten. Sie müssen Fasen anbringen und die Lötstoppmaske öffnen. Das innere Kupfer unter dem Finger sollte normalerweise weggeschnitten werden. Aus Kostengründen ist der Markt bei vielen Konsumgütern von echtem Gold zu Zinn übergegangen. Nur in speziellen Geräten oder auf Serverebene wird oft noch Echtgold verwendet.