用真金做的PCB電路板——金手指
PCB廠講金手指(connecting finger)是電腦硬件如:(內(nèi)存條上與內(nèi)存插槽之間、顯卡與顯卡插槽等),所有的信號(hào)都是通過(guò)金手指進(jìn)行傳送的。金手指由眾多金黃色的導(dǎo)電觸片組成,因其表面鍍金而且導(dǎo)電觸片排列如手指狀,所以稱(chēng)為“金手指”。
任天堂的紅白機(jī)、小霸王游戲機(jī)的游戲卡,就是通過(guò)金手指進(jìn)行電氣連接的。
金的特性:它具有優(yōu)越的導(dǎo)電性、耐磨性、抗氧化性及減低接觸電阻。但金的成本極高,所以只應(yīng)用于金手指的局部鍍金或化學(xué)金,如bonding pad等。
電腦硬件如:內(nèi)存條上與內(nèi)存插槽之間、顯卡與顯卡插槽等,他們之間的所有信號(hào)都是通過(guò)金手指進(jìn)行傳送。
金手指由眾多金黃色的導(dǎo)電觸片組成,因其表面鍍金而且導(dǎo)電觸片排列如手指狀,所以稱(chēng)為“金手指”。金手指實(shí)際上是在覆銅板上通過(guò)電鍍工藝再覆上一層金,因?yàn)榻鸬目寡趸詷O強(qiáng)可以保護(hù)內(nèi)部電路不受腐蝕,而且導(dǎo)電導(dǎo)性也很強(qiáng)并不會(huì)造成信號(hào)損失,同時(shí)金具有非常強(qiáng)的延展性在適當(dāng)?shù)膲毫ο驴梢宰層|點(diǎn)間接觸面積更大從而降低接觸電阻提高信號(hào)傳遞效率。因?yàn)殄儗雍穸戎挥袔资甎所以極易磨損因此非必要條件下應(yīng)當(dāng)避免拔插帶有金手指的原件以延長(zhǎng)使用壽命。
內(nèi)存處理單元的所有數(shù)據(jù)流、電子流正是通過(guò)金手指與內(nèi)存插槽的接觸與PC系統(tǒng)進(jìn)行交換,是內(nèi)存的輸出輸入端口,因此其制作工藝對(duì)于內(nèi)存連接顯得相當(dāng)重要。
分級(jí)金手指 長(zhǎng)短金手指
長(zhǎng)短金手指插拔的應(yīng)力更小一點(diǎn)。不同的連接器形狀,應(yīng)力也不同。
金手指性能參數(shù)
金層厚度、鎳層厚度,以及鍍層的致密性
電路板廠講金手指常見(jiàn)問(wèn)題
1、附著力差
該金手指出場(chǎng)前由于附著力不夠出現(xiàn)起皮,部分脫離基板,再經(jīng)過(guò)插入連接器的過(guò)程中由于先受到簧片的阻力,翹起的金手指被彎折回來(lái)。后續(xù)金手指插入連接器后受到簧片的夾力,金手指在折疊處形成兩層金手指壓接的現(xiàn)象,金手指再拔出連接器的過(guò)程受到簧片的摩擦力會(huì)將金手指往連接器方向拉,由于金手指折疊處比較脆弱,拔出金手指的過(guò)程就會(huì)將一部分金手指弄斷。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn),先將金手指部分翹起,插入拔出連接器,可以復(fù)現(xiàn)該現(xiàn)象。
金手指附著力不足主要原因有鍍前處理不良、鍍液中途斷電時(shí)間長(zhǎng),鍍液有機(jī)污染、鎳缸溫度太低等。
2、金顏色不良
變色、黃斑
局部放大后的變色表面。從局部放大圖中可以看到,顏色變深的點(diǎn)均發(fā)生在金面的凹坑上,這些凹坑實(shí)際上均是金層的針孔。透過(guò)這些針孔使其底部的Ni受到了氧的侵蝕從而使顏色變深。這些顏色變深點(diǎn)的集合,導(dǎo)致了金手指表面大面積變色。
黃斑均發(fā)生在已變色的金層表面?zhèn)€別局部小區(qū)域上。黃斑呈淚滴形,很可能是在組裝過(guò)程中受到飛濺的唾液侵襲。由于唾液的腐蝕性,通過(guò)金層的針孔侵入到底層的Ni,唾液加劇了Ni層的腐蝕程度,使顏色變得更深。此時(shí)金層針孔底層的Ni層均已變黑,而且黑色的氧化鎳分子已擴(kuò)散到金層的表面,使金層表面變得更暗。
黑斑
在金手指上出現(xiàn)的大面積發(fā)黑缺陷,如圖6所示。顯然這是金層表面附著了腐蝕性很強(qiáng)的雜物(如鍍液的藥液殘?jiān)?、鹽霧溶液等)引起的結(jié)果。
由Ni鍍層氧化導(dǎo)致的黑盤(pán)現(xiàn)象,僅發(fā)生在PCB ENIG Ni(P)/Au 工藝的涂層中,黑盤(pán)現(xiàn)象本質(zhì)上就是Ni的氧化現(xiàn)象,黑色Ni就是氧化鎳(NixOy)。
黑鎳現(xiàn)象的成因非常復(fù)雜,有一種理論解釋為:在化學(xué)浸Au/Ni時(shí),Ni溶解與Au沉積同時(shí)發(fā)生置換反應(yīng)。當(dāng)Au鍍液置換反應(yīng)過(guò)劇時(shí),將使Ni層迅速氧化而變黑。
通過(guò)在Ni表面置換Au的工藝方法所形成的Au層是薄而多針孔的。針孔發(fā)生的數(shù)量與ENIG Ni/Au工藝參數(shù)及其工藝過(guò)程控制有關(guān),同時(shí)也與化學(xué)Au鍍層的厚度有關(guān)。當(dāng)涂層過(guò)薄或工藝過(guò)程參數(shù)控制不當(dāng)時(shí),可能造成覆蓋在Ni上的Au層質(zhì)量低劣,存在大量的針孔,擋不住氧化鎳的上下生長(zhǎng),從而形成大片的黑色氧化鎳。
Au本身具有極高的抗腐蝕性,但由于黑盤(pán)現(xiàn)象發(fā)生后,此時(shí)附在氧化鎳層上的Au與氧化鎳層之間已無(wú)任何附著力,所以才導(dǎo)致大部分的Au層從金手指表面脫落,從而導(dǎo)致黑色的氧化鎳直接暴露在外形成大面積的黑塊。
這種缺陷具有偶發(fā)性,發(fā)生的位置也不確定,是一種無(wú)法預(yù)測(cè)的隱患,危害極大。
3、金面粗糙
表面不平滑,有凹凸
(1)改善PCB ENIG Ni(P)/Au工藝條件和過(guò)程的精細(xì)控制,盡量增加金層厚度,減少金層針孔。
(2)建議對(duì)金手指采取電鍍Ni/Au工藝。
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