Mitä ovat PCB Gold Fingers?

Tietokoneiden muistitikuissa ja näytönohjaimissa on rivi kullanvärisiä johtavia kontakteja. Niitä kutsutaan “kultaisiksi sormiksi”. Piirilevysuunnittelussa ja -valmistuksessa kultaiset sormet (joita kutsutaan myös nimellä “Gold Finger” tai “Edge Connector”) käyttävät liitintä, jolla piirilevy kytketään pistorasiaan. Kultasormien avulla levy voidaan liittää järjestelmän muihin osiin.

Kultasormi toimii asettamalla piirilevyn toinen reuna liitinpaikkaan. Liittimen nastat koskettavat levyn tyynyjä tai kuparijälkiä tietyissä kohdissa. Näin syntyy reitti, jonka kautta signaalit ja virta kulkevat piirilevyn sisään ja ulos. Kulutuskestävyyden ja hyvän kosketuksen varmistamiseksi piirilevyn tyynyt tai kupari pinnoitetaan nikkelillä ja kullalla. Koska pinnoitetut tyynyt näyttävät sormilta, niitä kutsutaan kultasormiksi.

Kultasormien tyypit

By Shape

Yleisiä muotoja on kaksi. Toinen on suora. Toinen on kaareva. Suorat kultasormet sopivat muistityyppeihin, kuten DDR, DDR2, DDR3 ja DDR3L. Kaarevat kultasormet sopivat DDR4- ja DDR5-muistitikuille.

Aseman mukaan

Kultasormet voivat olla piirilevyn toisella tai molemmilla puolilla. Yksipuoliset kultasormet istuvat vain levyn toisella reunalla. Kaksipuoliset kultasormet ovat molemmilla reunoilla. Kaksipuoliset tyypit ovat yleisiä laitteissa, joissa käytetään kaksoiskorttiliittimiä, kuten PCI-, ISA- ja AGP-liittimissä.

Pituuden mukaan

Kultasormet voivat olla eripituisia yhdessä rivissä. Jotkut koskettimet ovat pidempiä ja jotkut lyhyempiä. Suunnittelijat tekevät näin antaakseen tietyille nastoille erilaisia toimintoja tai prioriteetteja. Esimerkiksi pitkät koskettimet voivat merkitä virta-, maadoitus- tai nollausnastoja.

Mitä pintakäsittelyjä käytetään Gold Finger PCB: ssä?

Kultaisten sormien pintakäsittelyssä on muutamia pääkäsittelytapoja.

Galvanoitu nikkeli-kulta (kova kulta)

Paksuus voi olla 3-50 mikrotuumaa. Koska se johtaa hyvin, kestää hapettumista ja kuluu hyvin, ihmiset käyttävät kovakultaa kultasormiin, jotka kytketään ja irrotetaan usein tai joihin kohdistuu mekaanista kitkaa. Kovakulta on kallista. Siksi sitä käytetään vain pienillä alueilla, kuten kultasormissa, ei koko levyssä.

Upotuskulta (ENIG)

Tyypillinen paksuus on noin 1 mikrotuuma, ja se voi olla jopa 3 mikrotuumaa. Upotuskullalla on hyvä johtavuus, tasaisuus ja juotettavuus. Suunnittelijat käyttävät sitä korkean tarkkuuden levyissä, joissa on näppäimiä, liimattuja IC- tai BGA-osia. Jos kultasormi ei tarvitse kovin suurta kulutuskestävyyttä, koko levyssä voidaan käyttää upotuskultaa. Upotuskulta maksaa paljon vähemmän kuin galvanoitu kova kulta. Upotuskulta näyttää keltaiselta.

Mikä on PCB Gold Finger Plating -prosessi?

PCB-kultasormien kovan kullanvalun virtaus menee näin:

1. Kansi sinisellä musteella (kansipeite)
   Peitä koko piirilevyn pinta sinisellä suojamaskilla lukuun ottamatta kultaisia sormityynyjä, jotka tarvitsevat kovaa kultaa. Varmista, että johtavat alueet ovat linjassa levyn suuntauksen kanssa.

2. Poista oksidi kuparialustan pinnalta
   Käytä rikkihappoa poistamaan oksidikerros piirilevyn kuparialustan pinnalta. Huuhtele sitten kuparipinta vedellä. Sen jälkeen hiomme tai hankaamme tyynyn pinnan edelleen puhtaaksi. Seuraavaksi huuhtelemme kuparipinnan vedellä ja deionisoidulla vedellä.

3. Levyn nikkeli PCB-levyn kuparipinnalla
   Puhdistuksen jälkeen käytämme virtaa nikkelikerroksen levittämiseksi kultaisen sormenpään pinnalle. Sitten huuhtelemme nikkelöidyt tyynyt vedellä ja deionisoidulla vedellä.

4. Levitä kultaa nikkelöidyille piirilevytyynyille.
   Nikkelöinnin jälkeen nikkelin päälle levitetään kultakerros. Käyttämätön kulta otetaan talteen. Sitten huuhtelemme kultasormipinnan ensin vedellä ja sitten deionisoidulla vedellä.

5. Poista sininen muste
   Nyt kova kulta piirilevyn kultasormissa on valmis. Poista sininen muste ja jatka piirilevyn käsittelyä juotosmaskin tulostusvaiheeseen.

Edellä esitettyjen vaiheiden perusteella kultasormiprosessi ei ole monimutkainen. Silti vain harvat piirilevytehtaat voivat tehdä kultasormiprosessin talon sisällä.

Kuinka käyttää PCB Gold Fingers -ohjelmaa

1. Reunaliitin

Kun tytärpiirilevy liitetään pääemolevyyn, se kytketään johonkin useista naaraspaikoista, kuten PCI-, ISA- tai AGP-paikoista. Näiden paikkojen kautta kultasormet siirtävät signaaleja oheislaitteen tai tytärkortin ja itse tietokoneen välillä.

Piirilevyn PCI-porttiliitäntä on usein muovikotelo, joka avautuu yhdeltä puolelta. Siinä on nastat pidemmän reunan toisessa tai molemmissa päissä. Liittimessä voi olla näppäilykolhu tai lovi, jolla varmistetaan, että oikea korttityyppi sopii liitäntään. Pistorasian leveys valitaan levyn paksuuden perusteella. Pistorasian toisella puolella on tavallisesti eristyksensiirtoliitin nauhakaapelia varten. Emolevy tai tytärkortti voidaan liittää myös toiselle puolelle.

2. Erikoissovittimet

Kultasormien ansiosta henkilökohtaiset tietokoneet saivat monia uusia toimintoja. Asettamalla tytärpiirilevy pystysuoraan emolevyyn tietokoneeseen voidaan lisätä parempaa grafiikkaa tai korkealuokkaista ääntä. Näitä kortteja ei useinkaan irroteta ja kytketä uudelleen. Siksi näiden korttien kultasormet ovat yleensä kestävämpiä kuin itse kortit.

3. Ulkoiset liitännät

Tietokoneasemaan lisätyt oheislaitteet voivat olla yhteydessä emolevyyn piirilevyn kultasormien kautta. Laitteet, kuten kaiuttimet, subwooferit, skannerit, tulostimet ja näytöt, liitetään tietokonetornin takaosassa oleviin korttipaikkoihin. Nämä korttipaikat ovat yhteydessä piirilevyihin, jotka puolestaan ovat yhteydessä emolevyyn.

PCB Gold Finger -suunnittelusäännöt

1. Kullattujen läpivientireikien on oltava etäällä kultasormesta. Pidä kaikki läpiviennit tai pinnoitetut reiät poissa reunan kosketusalueelta.

2. Käytä kovaa kultaa levyihin, jotka on asetettava ja poistettava usein. Kova kulta lisää kulutuskestävyyttä. Kemiallinen nikkeli/ upotuskulta on halvempaa kuin kova kulta. Mutta upotuskulta kuluu huonommin.

3. Kultasormet tarvitsevat viisteen. Yleinen kulma on 45 astetta. Myös muita kulmia, kuten 20 tai 30 astetta, käytetään. Jos muotoilusta jätetään viiste pois, se voi aiheuttaa ongelmia asennuksen aikana.

4. Avaa juotosmaski koko kultaisen sormen alueelta. Älä käytä juotosmaskikuviota nastoihin.

5. Pienin etäisyys juotos- tai hopeatyynyistä sormenpäähän on 14 mil. On suositeltavaa pitää tyynyt vähintään 1 mm:n etäisyydellä kultasormien alueesta, mukaan lukien tyynyt.

6. Älä jätä paljasta kuparia kultaisen sormen pinnalle. Kosketuspinta on pinnoitettava.

7. Leikkaa kupari kultasormen alle sisäkerroksiin. Kaikista kultasormen alla olevista sisäkerroksista on poistettava kupari. Yleensä kuparin poistoleveys on 3 mm. Voit tehdä kuparileikkauksen puolen sormen tai koko sormen osalta. PCIe-malleissa joidenkin todisteiden mukaan kultasormen alla oleva kupari olisi poistettava kokonaan.

Kultasormien impedanssi on alhaisempi kuin tyypillisten signaalijohtimien. Kuparin leikkaaminen sormen alta vähentää impedanssieroa kultasormen ja viereisten impedanssisäädettyjen johtojen välillä. Tämä auttaa myös ESD:tä vastaan.

Ero upotuskullan ja kultasormien välillä

Yksinkertaisesti sanottuna kultasormet ovat messinki- tai kuparikontaktikappaleita. Upotuskulta on yksi piirilevyissä käytetty pintakäsittelytyyppi.

Kulta kestää hyvin hapettumista. Kulta johtaa myös hyvin sähköä. Muistitikkujen osat, jotka sopivat yhteen muistipaikan kanssa, on pinnoitettu kullalla, jotta signaalit kulkevat kultasormien läpi. Kultasormet ovat joukko keltaisia johtavia koskettimia. Nämä koskettimet on pinnoitettu kullalla ja järjestetty sormien tavoin. Siksi nimi tulee niiden sormimaisesta ulkonäöstä.

Yksinkertaisesti sanottuna kultasormi on muistitikun liitäntäosa, joka kohtaa muistipaikan. Kaikki signaalit kulkevat kultasormen kautta.

Kultaiset sormet on valmistettu kuparipäällystetystä levystä. Sitten kosketusalueet pinnoitetaan kultakerroksella erityisellä menetelmällä.

Yksinkertaisesti sanottuna: upotuskulta (ENIG) on levylle levitettävä pintakäsittelytyyppi. Kultasormi on levyn osa, jossa on signaaleja ja joka johtaa levyn ja pistorasian välillä.

Markkinoilla kultainen sormen pinta ei aina käytä aitoa kultaa. Kulta on kallista. Monissa muistitikuissa käytetään nykyään kullan sijasta tinapinnoitusta. Tina on yleistynyt 1990-luvulta lähtien. Nykyään useimmissa emolevyissä, muistitikuissa ja näytönohjaimissa käytetään tinausta “kultasormissa”. Vain joissakin korkean suorituskyvyn palvelin- tai työasemaosissa käytetään edelleen kultaa kosketuspisteissä. Nämä osat maksavat paljon enemmän.

Yhteenveto

Kultasormet ovat piirilevyjen reunakoskettimia, jotka liitetään pistorasioihin. Niiden avulla levy voidaan liittää muihin osiin. Ne valmistetaan pinnoittamalla levyn tyynyt nikkelillä ja kullalla. Kultasormia on eri muotoja, asentoja ja pituuksia eri käyttötarkoituksiin. Pintakäsittelyjä ovat esimerkiksi kova kultaus ja upotuskultaus. Kovakultaus on parasta kulumisen kannalta. Upotuskulta on halvempaa ja silti juotettavissa. Suunnittelijoiden on pidettävä tyynyt ja läpiviennit kaukana kosketinreunasta. Heidän on lisättävä viisteet ja avattava juotosmaski. Sormien alla oleva sisempi kupari on yleensä leikattava pois. Markkinakäytäntö siirtyi monissa kuluttajatuotteissa oikeasta kullasta tinapinnoitukseen kustannussyistä. Ainoastaan erikois- tai palvelintason laitteissa käytetään usein edelleen aitoa kultaa.