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用真金做的PCB电路板——金手指

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人气:-发表时间:2023-10-06 14:33【

PCB厂讲金手指(connecting finger)是电脑硬件如:(内存条上与内存插槽之间、显卡与显卡插槽等),所有的信号都是通过金手指进行传送的。金手指由众多金黄色的导电触片组成,因其表面镀金而且导电触片排列如手指状,所以称为“金手指”。

 

任天堂的红白机、小霸王游戏机的游戏卡,就是通过金手指进行电气连接的。

 

 

 

金的特性:它具有优越的导电性、耐磨性、抗氧化性及减低接触电阻。但金的成本极高,所以只应用于金手指的局部镀金或化学金,如bonding pad等。

 

电脑硬件如:内存条上与内存插槽之间、显卡与显卡插槽等,他们之间的所有信号都是通过金手指进行传送。



金手指由众多金黄色的导电触片组成,因其表面镀金而且导电触片排列如手指状,所以称为“金手指”。金手指实际上是在覆铜板上通过电镀工艺再覆上一层金,因为金的抗氧化性极强可以保护内部电路不受腐蚀,而且导电导性也很强并不会造成信号损失,同时金具有非常强的延展性在适当的压力下可以让触点间接触面积更大从而降低接触电阻提高信号传递效率。因为镀层厚度只有几十U所以极易磨损因此非必要条件下应当避免拔插带有金手指的原件以延长使用寿命。


内存处理单元的所有数据流、电子流正是通过金手指与内存插槽的接触与PC系统进行交换,是内存的输出输入端口,因此其制作工艺对于内存连接显得相当重要。



分级金手指   长短金手指



长短金手指插拔的应力更小一点。不同的连接器形状,应力也不同。



 

 

金手指性能参数


金层厚度、镍层厚度,以及镀层的致密性


 

电路板厂讲金手指常见问题


1、附着力差



该金手指出场前由于附着力不够出现起皮,部分脱离基板,再经过插入连接器的过程中由于先受到簧片的阻力,翘起的金手指被弯折回来。后续金手指插入连接器后受到簧片的夹力,金手指在折叠处形成两层金手指压接的现象,金手指再拔出连接器的过程受到簧片的摩擦力会将金手指往连接器方向拉,由于金手指折叠处比较脆弱,拔出金手指的过程就会将一部分金手指弄断。


通过实验室模拟实验,先将金手指部分翘起,插入拔出连接器,可以复现该现象。


金手指附着力不足主要原因有镀前处理不良、镀液中途断电时间长,镀液有机污染、镍缸温度太低等。






2、金颜色不良



变色、黄斑


局部放大后的变色表面。从局部放大图中可以看到,颜色变深的点均发生在金面的凹坑上,这些凹坑实际上均是金层的针孔。透过这些针孔使其底部的Ni受到了氧的侵蚀从而使颜色变深。这些颜色变深点的集合,导致了金手指表面大面积变色。


黄斑均发生在已变色的金层表面个别局部小区域上。黄斑呈泪滴形,很可能是在组装过程中受到飞溅的唾液侵袭。由于唾液的腐蚀性,通过金层的针孔侵入到底层的Ni,唾液加剧了Ni层的腐蚀程度,使颜色变得更深。此时金层针孔底层的Ni层均已变黑,而且黑色的氧化镍分子已扩散到金层的表面,使金层表面变得更暗。



黑斑

在金手指上出现的大面积发黑缺陷,如图6所示。显然这是金层表面附着了腐蚀性很强的杂物(如镀液的药液残渣、盐雾溶液等)引起的结果。



由Ni镀层氧化导致的黑盘现象,仅发生在PCB ENIG Ni(P)/Au 工艺的涂层中,黑盘现象本质上就是Ni的氧化现象,黑色Ni就是氧化镍(NixOy)。


黑镍现象的成因非常复杂,有一种理论解释为:在化学浸Au/Ni时,Ni溶解与Au沉积同时发生置换反应。当Au镀液置换反应过剧时,将使Ni层迅速氧化而变黑。


通过在Ni表面置换Au的工艺方法所形成的Au层是薄而多针孔的。针孔发生的数量与ENIG Ni/Au工艺参数及其工艺过程控制有关,同时也与化学Au镀层的厚度有关。当涂层过薄或工艺过程参数控制不当时,可能造成覆盖在Ni上的Au层质量低劣,存在大量的针孔,挡不住氧化镍的上下生长,从而形成大片的黑色氧化镍。


Au本身具有极高的抗腐蚀性,但由于黑盘现象发生后,此时附在氧化镍层上的Au与氧化镍层之间已无任何附着力,所以才导致大部分的Au层从金手指表面脱落,从而导致黑色的氧化镍直接暴露在外形成大面积的黑块。


这种缺陷具有偶发性,发生的位置也不确定,是一种无法预测的隐患,危害极大。


3、金面粗糙



表面不平滑,有凹凸


 

线路板厂讲问题解决措施


(1)改善PCB ENIG Ni(P)/Au工艺条件和过程的精细控制,尽量增加金层厚度,减少金层针孔。

(2)建议对金手指采取电镀Ni/Au工艺。

 



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