Goldfinger – Ein umfassender Leitfaden

Die Weiterentwicklung der Leiterplattentechnologie (PCB) treibt die Verbesserung und Innovation der Geräteleistung voran, darunter die PCB-Goldfinger ist eine wichtige Verbindungslösung. Sie übernimmt die Schlüsselrolle bei der Datenübertragung und Stromübertragung und gewährleistet die komplexe Interaktion und den effizienten Betrieb moderner elektronischer Geräte. Im Folgenden wird dieser Artikel ausführlich auf Goldfinger eingehen und die Definition, die Designanforderungen, den Produktionsprozess und ihre zentrale Rolle in verschiedenen Anwendungen vorstellen. Ich hoffe, Sie konnten beim Lesen etwas dazulernen.

Was sind Goldfinger?

PCB-Goldfinger sind eine Reihe schmaler, langer und dünner Metallkontaktflächen am Rand einer Leiterplatte (PCB), wie unten dargestellt:

Da die in der Abbildung dargestellten Kontakte lang und schmal sind, Finger und sind mit einer Goldschicht überzogen (das beschichtete Metall ist normalerweise Gold, das zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit verwendet wird), werden sie als „Goldfinger“ bezeichnet. Diese Metallkontakte sind für elektronische Geräte von entscheidender Bedeutung, weil Sie stellen eine physische Verbindung (normalerweise eine Steckplatzverbindung) zwischen Hardwaregeräten her und ermöglichen so die Übertragung von Daten, elektrischen Signalen und Strom zwischen verschiedenen Geräten oder Platinen. Sie werden häufig verwendet, nicht nur für die Motherboard-Verbindung innerhalb elektronischer Geräte, wie z. B. Erweiterungskarten, sondern auch als wichtige physische Verbindungsschnittstelle in Industrieanlagen und Kommunikationsgeräten.

Goldfinger im Vergleich zu anderen PCB-Edge-Schnittstellen

Vorteile von Goldfingern

1. Goldfinger sind mit einer galvanisierten Hartgoldbeschichtung versehen und weisen eine hohe Verschleißfestigkeit auf. Sie halten Tausenden von Steckvorgängen stand und eignen sich für industrielle und Hochleistungsanwendungen.

2. Der Vergoldungsprozess der PCB-Goldfinger gewährleistet geringen Widerstand, hohe Signalintegrität und stabile Stromübertragung.

3. Viele PCB-Designs mit Goldfingern unterstützen das Ein- und Ausstecken der Stromversorgung und sind daher für Plug-and-Play-Geräte geeignet.

4. Leiterplattenfinger bieten eine Verbindungsmethode mit höherer Dichte und mehr Platzersparnis.

Materialien und strukturelle Eigenschaften von Goldfingern

Zu den wichtigsten Materialien für die Herstellung des Goldfinger-Steckverbinders gehören:

Kupferbasis: Die Basisschicht des Goldfingers besteht aus leitfähiger Kupferfolie, normalerweise mit einer Dicke von 1 oz oder 2 oz, die für die Strombelastbarkeit sorgt.

Nickel-Sperrschicht: Das galvanische Aufbringen einer Nickelschicht von 100–200 Mikrozoll spielt eine Rolle bei der Blockierung der Kupferdiffusion, verhindert die Migration von Kupfer in die Goldschicht und beeinträchtigt die Verbindungsleistung und Korrosionsbeständigkeit.

Goldfarbene Oberflächenbeschaffenheit: Die äußerste Schicht ist eine Metallbeschichtung, die normalerweise Folgendes umfasst:

Galvanisch beschichtetes Hartgold: Mit einer Dicke von 30–50 Mikrozoll ist es der häufigste Typ unter den PCB-Goldfingern und weist eine hohe Verschleißfestigkeit auf.

Chemische Vernickelung und Vergoldung (ENIG): Es eignet sich für Gelegenheiten mit geringen Anforderungen an das Einsetzen und Entfernen oder einem begrenzten Budget. Es hat eine gute Ebenheit, aber eine relativ geringe Verschleißfestigkeit.

Die oben genannten drei Schichten stellen die wichtigsten Kontaktbereiche der „Goldfinger in der Leiterplatte“ dar und gewährleisten eine Hochgeschwindigkeitsübertragung und äußerst langlebige Anwendungen.

Goldfinger-Abschrägung

Das Anfasen der Kante des Goldfingers verbessert das reibungslose Ein- und Ausstecken und reduziert den Verschleiß während des Vorgangs. Die üblicherweise verwendeten Fasenwinkel betragen 30° oder 45°. Der genaue Winkel hängt von der Struktur des Steckverbinders und der erforderlichen Einsteckkraft ab.

Der Anfasvorgang wird üblicherweise nach dem Entfernen der Lötmaske und der Vergoldung durchgeführt. Dabei wird nur der Randbereich behandelt, an dem die Goldkontakte anliegen. Die Anfastiefe muss präzise kontrolliert werden, um die Kontaktfläche und die Festigkeit der Plattenkante nicht zu beeinträchtigen.

Hersteller hochwertiger Goldfinger-Leiterplatten setzen die Standards für den Anfasprozess strikt um, um sicherzustellen, dass ihre Produkte in den Bereichen Kommunikation, industrielle Steuerung und hochwertige Unterhaltungselektronik gute Leistungen erbringen.

Wichtige Designpunkte von Gold Fingers

1. Dicke

Bei der Entwicklung der Goldkontakte müssen Länge, Breite und Position der Kontakte präzise anhand der Schnittstellenspezifikationen des Zielgeräts festgelegt werden. Üblicherweise ist eine Vergoldung erforderlich, um die elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern (vor der Vergoldung wird üblicherweise eine Nickelschicht aufgebracht, um die Haftung und Verschleißfestigkeit der Goldschicht zu verbessern). Die Dicke liegt üblicherweise zwischen 3 und 50 Mikrometern. PCBasic kann das Design an die unterschiedlichen Einsatzzwecke und Anwendungen der Kundenprodukte anpassen. Diese individuelle Anpassung ermöglicht es jedem Produkt, in seiner spezifischen Betriebsumgebung optimal zu funktionieren und gleichzeitig die Lebensdauer zu verlängern.

2. Fase

Die Kanten der Goldkontakte müssen üblicherweise abgeschrägt oder abgerundet werden, um ein schnelles Einstecken des Steckers zu gewährleisten und zu verhindern, dass die Goldkontakte den Kartensteckplatz zerkratzen oder das Kupfer beim Einstecken und Herausziehen freilegen. (Dieser Schritt erfolgt üblicherweise nach der Beschichtung der Pad-Abdeckung und vor der Oberflächenbehandlung.)

3. Wo

Der Abstand zwischen den Goldkontakten und dem PTH-Loch sollte 1 mm betragen, während der Mindestabstand zwischen den Goldkontakten und dem Platinenrand 0.5 mm betragen sollte, um die Wahrscheinlichkeit eines Platinenausfalls zu verringern. Platzieren Sie keine Pads, Löcher oder Siebdrucke im Bereich der Goldkontakte, da diese die Goldkontakte beschädigen oder die elektrische Verbindung beim Einstecken und Entfernen beeinträchtigen können.

4. Elektrische und mechanische Eigenschaften

Die elektrischen Eigenschaften und die mechanische Festigkeit von Goldkontakten sollten bei der Konstruktion berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass sie häufigem physischen Einstecken und Entfernen standhalten und gleichzeitig die elektrischen Anforderungen erfüllen.

5. Luftverschmutzung 

Während des Konstruktions- und Herstellungsprozesses sollten Maßnahmen ergriffen werden, um zu verhindern, dass Öl, Staub und andere Verunreinigungen an den Goldkontakten haften bleiben. Andernfalls kann es zu negativen Auswirkungen (z. B. Löchern) kommen und die elektrische Leistung beeinträchtigen.

Oberflächenbehandlungsmethoden für Goldfinger

Die Oberflächenbehandlung der Goldkontakte ist ein wichtiger Schritt bei Design und Herstellung. Mit der richtigen Oberflächenbehandlungstechnologie können Leistung und Haltbarkeit der Goldkontakte deutlich verbessert und so eine effiziente und zuverlässige Verbindung in einer Vielzahl von Anwendungen gewährleistet werden. Zu den Oberflächenbehandlungsverfahren für Goldkontakte gehören galvanisches Hartgold, galvanisches Weichgold, ENIG, ENEPIG und selektive Beschichtung. Die beiden am häufigsten verwendeten Verfahren sind galvanisches Hartgold und ENIG. Hier ist eine Tabelle dazu:

Standards für PCB-Goldkontakte

Goldfinger gibt es seit dem frühen 20. Jahrhundert in der Elektronikfertigung. Später, mit der rasanten Entwicklung der Elektronikindustrie und der weit verbreiteten Nutzung von Computern und mobilen Kommunikationsgeräten, wurden Design und Anwendung von goldene Finger wurde immer ausgereifter, und die entsprechenden Standards etablierten sich nach und nach. Hier sind einige wichtige Kriterien:

Das Design und die Herstellung von Goldfingern müssen den einschlägigen Normen wie IPC entsprechen, um sicherzustellen, dass die hergestellten Goldfinger weltweit einheitlich und austauschbar bleiben und Verbesserung der Zuverlässigkeit und Wettbewerbsfähigkeit der Produkte auf dem Markt.

Anwendungen von Goldfingern in der Elektronik

Die vergoldete Oberfläche des Goldfingers weist eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und Verschleißfestigkeit auf. Dadurch ist er eine zuverlässige und langlebige Randverbindungsschnittstelle für Leiterplatten und eignet sich hervorragend für Hochleistungs- und modulare Systeme. Goldfinger werden häufig verwendet in:

Der Leiterplattenrandverbinder zum Ein- und Ausstecken des Moduls

Kommunikationsausrüstung: wie Router, Basisstationen, drahtlose Module und andere Geräte. Diese Geräte verwenden häufig Goldfinger-Steckverbinder, um eine schnelle und niederohmige Signalübertragung sowie eine modulare Verbindung zu erreichen.

Industrielle Steuerungssysteme:   Anschluss von SPS-Erweiterungsmodulen

Medizinische elektronische Geräte: verschiedene Diagnoseinstrumente und Überwachungsgeräte

Spielsystem

Aufgrund ihres speziellen Vergoldungsverfahrens werden Goldfinger häufig in modernen Leiterplattenkantendesigns verwendet.

Fazit

Die goldenen Finger ist für eine stabile und zuverlässige physische Verbindung elektronischer Geräte unerlässlich. Bei Design und Herstellungsprozess müssen die entsprechenden Industriestandards strikt eingehalten werden, um die weltweite Konsistenz und Austauschbarkeit der Goldfinger zu gewährleisten. Bei Fragen wenden Sie sich bitte an fühlen Sie sich frei uns zu kontaktieren!

Über PCBasic

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