Doigts d'or PCB : Guide complet et spécifications

Sommaire :

• Que sont les doigts d'or
• Comment les doigts d'or sont utilisés
• Spécifications des doigts d'or à connaître
• Biseautage des doigts d'or PCB
• Comment les doigts d'or changent le monde

Dans le monde informatisé et activé par mobile d'aujourd'hui, des signaux sont envoyés entre de nombreux appareils. Pour que chaque commande soit exécutée, la communication doit être établie entre deux ou plusieurs circuits imprimés. Rien de tout cela ne serait possible sans les doigts d'or, qui servent de contacts de connexion entre les cartes mères et les composants comme les cartes graphiques ou sonores.

La technologie utilisée pour transmettre ces signaux et commandes est un énorme bond en avant par rapport à l'électronique antérieure, qui consistait typiquement en modules séparés difficiles à mettre en communication les uns avec les autres. Avec les doigts d'or, les processus d'un circuit imprimé sont immédiatement lus par la carte de traitement principale.

Les processus associés à cette technologie avancée s'étendent à tous les coins des secteurs public et privé. Dans le monde de la fabrication, des signaux sont envoyés entre divers appareils et machines pour exécuter une série de processus, dont beaucoup ne pourraient pas être réalisés par des mains humaines. Dans les usines d'assemblage automobile et les usines d'emballage alimentaire, de nombreuses commandes sont exécutées par des machines pilotées par ordinateur, la plupart utilisant des circuits imprimés de taille variable.

Beaucoup des processus industriels d'aujourd'hui sont rendus possibles par les doigts d'or. Alors, que sont-ils et pourquoi sont-ils si importants pour le fonctionnement interne de la technologie informatique ?

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Que sont les doigts d'or ?

Les doigts d'or sont les colonnes plaquées or que vous voyez le long des bords de connexion des circuits imprimés (PCB). Le but des doigts d'or est de connecter un PCB secondaire à la carte mère d'un ordinateur. Les doigts d'or PCB sont aussi utilisés dans divers autres appareils qui communiquent via des signaux numériques, tels que les smartphones et montres intelligentes grand public. L'or est utilisé pour les points de connexion le long d'un PCB en raison de la conductivité supérieure de l'alliage.

Il y a deux types d'or applicables au processus de placage des doigts d'or PCB :

• Or par immersion sur nickel chimique (ENIG) : Cet or est plus rentable et plus facile à souder que l'or électrolytique, mais sa composition douce et fine (typiquement 2-5 µ") rend l'ENIG inadapté aux effets abrasifs de l'insertion et du retrait de circuits imprimés.
• Or dur électrolytique : Cet or est solide (dur) et épais (typiquement 30 µ"), donc plus idéal pour les effets abrasifs de l'utilisation constante de PCB.

Les doigts d'or rendent possible la communication entre différents circuits imprimés. De la source d'alimentation à l'appareil ou équipement, les signaux doivent passer entre plusieurs contacts pour qu'une commande donnée soit exécutée.

Une fois que vous appuyez sur une commande, le signal passera entre un ou plusieurs circuits imprimés avant d'être lu. Par exemple, si vous appuyez sur une commande à distance sur un appareil mobile, le signal sera envoyé du dispositif PCB dans votre main vers la machine proche ou lointaine, qui à son tour reçoit le signal avec son propre circuit imprimé.

Le processus impliqué dans le placage des doigts d'or implique un certain nombre d'étapes méticuleuses. Cela assure que chaque circuit imprimé sortant de la ligne de production est correctement équipé pour conduire des signaux sans erreur. Les standards impliqués dans le processus de placage aident aussi à assurer un ajustement parfait entre les doigts d'or sur chaque circuit imprimé avec les fentes correspondantes sur une carte mère donnée.

Pour assurer que tous ces doigts et fentes s'emboîtent parfaitement, chaque PCB doit passer une série d'inspections et de tests de défauts. Si le placage d'or sur un circuit imprimé manque de lissage ou n'adhère pas adéquatement à la surface, les résultats ne seront pas suffisants pour une mise sur le marché commercial.

Pour que les doigts d'or PCB se rejoignent, le processus de placage doit être effectué en étapes où les détails environnants du circuit sont complétés en premier. Quand vient le moment de plaquer les doigts, le nickel est appliqué sur le cuivre. Ensuite, la finition de surface est appliquée en dernier. Une fois que tout a pris, le circuit est inspecté sous une loupe et soumis à des tests d'adhésion.

Comment les doigts d'or sont-ils utilisés ?

Les doigts d'or sont utilisés comme contacts de connexion entre deux PCB adjacents. En plus de sa conductivité, le but de l'or est de protéger les bords de connexion de l'usure sur de nombreuses utilisations. Grâce à la force de l'or dur à son épaisseur spécifiée, les doigts d'or rendent possible pour un PCB d'être connecté, déconnecté et reconnecté jusqu'à 1 000 fois différentes dans une fente correspondante.

Les fonctions des doigts d'or sont multi-usages. Avec n'importe quelle configuration informatique donnée, vous verrez un certain nombre de périphériques qui se connectent avec l'ordinateur lui-même grâce aux doigts d'or PCB. Certaines des utilisations les plus répandues des doigts d'or incluent :

• Points d'interconnexion : Quand un PCB secondaire se connecte à la carte mère principale, c'est fait à travers l'un des plusieurs connecteurs femelles, tels qu'un emplacement PCI, ISA ou AGP. À travers ces emplacements, les doigts d'or conduisent les signaux entre un périphérique ou une carte interne et l'ordinateur lui-même.
• Adaptateurs spéciaux : Les doigts d'or rendent possible l'ajout de nombreuses améliorations de performance à un ordinateur personnel. À travers des PCB secondaires qui s'insèrent perpendiculairement dans la carte mère, un ordinateur peut fournir des graphismes améliorés et un son haute fidélité. Puisque ces cartes sont rarement détachées et réattachées, les doigts d'or durent généralement plus longtemps que la carte elle-même.
• Connexions externes : Les périphériques externes qui ont été ajoutés à une station informatique sont connectés à la carte mère avec des doigts d'or PCB. Des appareils tels que haut-parleurs, caissons de basses, scanners, imprimantes et moniteurs sont tous branchés dans des emplacements spécifiques derrière la tour d'ordinateur. Ces emplacements, à leur tour, se connectent à des PCB qui se connectent à la carte mère.

Pour que le dispositif correspondant fonctionne, sa propre carte doit se connecter à une source d'alimentation. Les doigts et emplacements correspondants sur la carte mère rendent tout cela possible. Les doigts d'or donnent aux PCB de module l'énergie pour fonctionner et fournir la fonctionnalité moderne aux utilisateurs d'appareils informatiques distants et stationnaires.

La flexibilité du système PCB, par laquelle différents emplacements connectent différents types de cartes, rend possible la mise à niveau périodique du même ordinateur sur cinq ou dix ans. Chaque fois qu'une carte son ou graphique est mise à jour, vous pouvez retirer la carte préexistante de votre carte mère et la remplacer par le modèle nouveau et amélioré. À travers chaque mise à jour, les doigts d'or PCB restent le contact de connexion universel.

Au-delà du domaine des ordinateurs personnels, les doigts d'or PCB sont aussi utilisés comme contacts de connexion dans les machines industrielles informatisées. Les grands arsenaux d'équipement mécanisé que vous verriez dans une usine de pressage ou automobile incluront un assortiment de cartes internes qui se connectent à une source principale d'alimentation via des doigts d'or. Les bras de robot d'usine, par exemple, sont alimentés avec des cartes à doigts d'or qui déclenchent un assortiment de mouvements.

Spécifications des doigts d'or que vous devriez connaître

Pendant le processus de placage des doigts d'or PCB, certains standards doivent être respectés pour que les doigts fonctionnent correctement. La conception du PCB lui-même doit aussi tenir compte des zones nécessaires pour la longueur et l'alignement corrects des doigts. Quel que soit le but ou la taille du PCB lui-même, les règles suivantes sont toujours applicables dans la conception des doigts d'or :

• Les trous traversants plaqués ne devraient jamais être situés près des doigts d'or.
• Les doigts d'or ne devraient avoir aucun contact avec le masque de soudure ou l'impression sérigraphique, qui devraient tous deux être gardés à distance.
• Les doigts d'or doivent toujours faire face à la direction opposée au milieu du PCB (si vous voulez que le bord soit biseauté)

Si l'une de ces règles n'est pas suivie pendant le processus de placage des doigts d'or PCB, le PCB pourrait être incapable de communiquer avec la carte de circuit parent. Alternativement, le PCB pourrait ne pas s'insérer correctement dans l'emplacement approprié sur une carte mère.

La raison pour laquelle l'or est utilisé pour les doigts de connexion sur les PCB est due à la force supérieure et à la conductivité de l'alliage. La force de l'or rend possible pour les doigts d'être insérés et éjectés des centaines de fois sans usure des contacts de connexion. Sans la protection du placage d'or, un circuit imprimé pourrait facilement être dépouillé de ses fonctions de connexion après quelques utilisations.

Vous pourriez vous demander pourquoi l'or plutôt que d'autres types de métal. Après tout, l'or est l'un des éléments naturels les plus rares et les plus chers. Ne serait-il pas plus rentable de plaquer les bords de connexion des PCB avec du cuivre ou du nickel ? L'or, cependant, est nécessaire pour les fonctions requises d'un circuit imprimé.

À mesure que les PCB étaient développés dans leur forme moderne, l'or a été identifié comme le métal de contact de connexion le plus approprié en raison de plusieurs facteurs. Les principaux avantages de l'or sont la conductivité électrique de l'alliage et la résistance à la corrosion. Pour une force ajoutée, l'or utilisé dans les circuits imprimés est généralement allié en combinaison avec du nickel ou du cobalt, qui prêtent à l'or une résistance supplémentaire à l'usure face à l'activité constante des PCB. Pour le processus de placage, le nickel a une épaisseur entre 150 et 200 micro-pouces.

Les standards de production pour les doigts d'or PCB ont été établis en 2002 par l'Association Connecting Electronics Industries (IPC). Les standards ont été amendés en 2012 avec la publication de l'IPC-4556. En 2015, les standards ont été à nouveau amendés avec la publication de l'IPC A-600 et IPC-6010, qui sont actuellement les standards les plus largement employés dans la production PCB. Les standards IPC peuvent être résumés comme suit :

• Composition chimique : Pour une rigidité maximale le long des bords des contacts PCB, le placage d'or devrait consister en 5 à 10 % de cobalt.
• Épaisseur : L'épaisseur de placage des doigts d'or devrait toujours se situer dans la plage de 2 à 50 micro-pouces. Les épaisseurs standards par taille sont 0,031 pouces, 0,062 pouces, 0,093 pouces et 0,125 pouces. Les épaisseurs inférieures sont généralement utilisées pour les prototypes tandis que les épaisseurs supérieures sont utilisées le long des bords de connexion qui sont régulièrement insérés, débranchés et réinsérés.
• Test visuel : Les doigts d'or devraient passer un test visuel conduit avec une loupe. Les bords devraient avoir une surface lisse, propre et être exempts de placage excessif ou de l'apparence de nickel.
• Test au ruban adhésif : Pour tester l'adhésivité du placage d'or avec les contacts, l'IPC recommande un test où une bande de ruban est placée le long des bords de contact. Après avoir retiré le ruban, inspectez la bande pour des traces de placage. Si du placage d'or est évident sur le ruban, le placage manque d'adhésivité suffisante avec les contacts.

De nombreux autres standards existent pour le processus de placage des doigts d'or PCB, et tous devraient être lus en entier pour une compréhension approfondie. À mesure que la technologie s'améliore, de nouveaux standards de test sont communément introduits dans le processus, donc il est préférable de vérifier périodiquement auprès de l'IPC pour les mises à jour.

Biseautage des doigts d'or PCB

Sur un circuit imprimé, le processus de placage des doigts d'or PCB est utilisé après le masque de soudure et avant la finition de surface. Le processus de placage consiste généralement en les étapes suivantes :

• Placage nickel : Entre trois et six microns de nickel sont plaqués d'abord sur les bords de connecteur des doigts.
• Placage or : Entre un et deux microns d'or dur sont plaqués sur le nickel. L'or est généralement amélioré avec du cobalt pour une résistance de surface accrue.
• Biseautage : Les bords de connecteur sont biseautés à des angles spécifiés pour une insertion plus facile sur les emplacements correspondants. Le biseautage est typiquement fait à des angles de 30 à 45 degrés.

Sur certains circuits imprimés, certains doigts d'or seront plus longs ou plus courts que d'autres. Par exemple, un circuit imprimé peut avoir des doigts plus longs à une extrémité. De cette façon, le PCB est plus facile à insérer dans un emplacement, car l'extrémité avec les doigts plus longs s'enclenchera en place plus facilement. De là, vous poussez simplement l'autre extrémité du PCB en place.

Il y a certaines restrictions au processus de placage. Par exemple, certaines distances sont nécessaires entre les doigts d'or et d'autres parties du circuit imprimé. Les restrictions clés incluent :

• Les couches internes doivent être sans cuivre le long du bord du PCB pour prévenir l'exposition du cuivre pendant l'étape de biseautage.
• Les trous plaqués, CMS et pastilles ne devraient pas être placés à moins de 1,0 millimètre des doigts d'or.
• Les pastilles plaquées ne peuvent pas dépasser 40 millimètres de longueur.
• Une distance de 0,5 millimètre devrait exister entre les doigts d'or et le contour.

Toute déviation des exigences d'espacement standard autour des doigts d'or sur un circuit imprimé pourrait résulter en une carte physiquement faible ou dysfonctionnelle.

Comment les doigts d'or changent le monde

Les appareils informatiques et mobiles d'aujourd'hui deviennent toujours plus complexes alors que les fabricants rivalisent pour rendre leurs produits plus rapides et plus ingénieux. Si vous construisez une grande station informatique et amassez une poignée d'appareils mobiles, vous êtes susceptible d'avoir de nombreux circuits imprimés plaqués or interagissant en même temps. Chaque fois que vous imprimez un article ou scannez une photo pour la télécharger sur un compte de médias sociaux, des signaux sont envoyés des périphériques vers les cartes de carte mère, qui reçoivent ces signaux via des PCB.

Grâce en grande partie aux doigts d'or, la technologie a pu avancer vers l'éventail moderne d'appareils mobiles que des millions utilisent maintenant quotidiennement. De plus, les doigts d'or ont permis aux industries de devenir plus productives et capables que jamais.

À mesure que des quantités croissantes de technologie reposent sur les doigts d'or, il est crucial de les faire plaquer et tester selon les standards les plus élevés. Ce n'est qu'ainsi que vous pouvez assurer une performance maximale sans faille des produits technologiques qui utilisent des circuits imprimés. Chez Millennium Circuits Limited, nous fournissons des PCB de la plus haute qualité pour des clients dans une variété d'industries. Contactez-nous aujourd'hui pour un devis gratuit.

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