超声波电烙铁焊接PCB金手指

在电子产品互连体系中,金手指是一种特殊的连接部件,它是位于 PCB 边缘的镀金焊盘,因形状类似手指而得名。作为 PCB 与主板的连接器,金手指不仅确保信号可靠传输,还能保护电路板边缘免受损坏。

金手指的制作工艺主要涉及两种镀金方式。化学镍金成本较低且易于焊接,但质地柔软、厚度较薄(通常 2-5μm),不适合频繁插拔的场景。电镀硬金则硬度高、厚度大,更耐磨损,适用于需要持续插拔的金手指、PCB 触点等部位,其厚度可根据需求调整,当然厚度越大成本越高。

电镀硬金工艺步骤严谨:先在铜上镀 3-6μm 的镍,再在镍上镀 1-2μm 的硬金(通常用钴增强以提高表面电阻),最后进行表面处理和质量检查。此外,金手指边缘需按指定角度(20°、30°、45°、60°、90°,常用 30°-45°)倒角,便于插入连接器;部分金手指设计长短不一,也是为了方便插拔;耐用电子产品则建议采用分段式金手指。

电镀工艺有诸多限制:PCB 边缘内层不含铜,防止斜切时铜暴露;电镀孔、SMD 和焊盘需与金手指保持 1.0mm 以上距离(部分 VIP 通过电镀填平可例外);电镀焊盘长度不超过 40mm;金手指与边缘距离为 0.5mm。同时,金手指应避免与阻焊层或丝印接触,否则可能影响通信或插拔。

金手指采用黄金,源于其优异的导电性和耐腐蚀性,与镍或钴混合制成的合金更耐磨。IPC 标准对金手指有明确规定:镀金层含 5%-10% 的钴以增强刚性;电镀厚度不低于 2 微英寸、不超过 50 微英寸,常见规格有 0.031 英寸、0.062 英寸等,原型机常用较薄镀层以节省成本;需通过放大镜目视测试(表面光滑无多余镀层)和胶带测试(确保镀层附着力)。

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在超声波锡焊过程中,来自单独能量源的热量在施加振动能量之前熔化焊料。然后,熔融焊料用作超声波振动的声学传递介质。当高频振动能量施加到熔融焊料时,在焊接工具的尖端处引起受控的声空化,以便破坏和分散表面氧化物。空化微泡破裂,清洗所有表面,使液态焊料湿润并粘接纯金属。

在设计上,金手指的工艺和设计会影响阻抗、损耗、串扰等性能。高速 PCB 设计中,常采用挖空焊盘下金属层或隔层参考来调整阻抗,也可通过仿真或测试板验证优化。像 PCIe、内存条等标准产品,其金手指设计都有明确规范,通过合理设计能有效提升信号完整性。

金手指的设计、工艺控制对电子产品性能至关重要,尤其是高速产品,需注重每一个细节以确保其可靠性。

超声波电烙铁焊接机以无助焊剂焊接为核心优势,在细金带与 PCB 镀金焊盘的精密连接中展现出不可替代的价值。当面对宽度仅 250μm 的细金带与尺寸约 2mm 的微小镀金焊盘时,它无需依赖助焊剂去除氧化层,而是通过 20kHz-40kHz 的高频机械振动,让焊接接触面在能量作用下发生塑性变形,同时产生局部高温,使金属表面氧化层被破碎剥离,直接实现金带与镀金焊盘的原子间结合。
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