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PCB placcato in oro duro

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PCB placcatura in oro duro: la guida definitiva alle domande frequenti

PCB con placcatura in oro duro La guida definitiva alle domande frequenti

Conosciuto anche come oro elettrolitico duro, il PCB placcato in oro duro costituisce uno strato d'oro placcato sopra un rivestimento di nichel barriera.

La placcatura in oro duro è eccezionalmente durevole, quindi i produttori di PCB normalmente la applicano a sezioni ad alta usura come tastiere e dita dorate.

Perché dovresti scegliere il PCB placcato in oro duro?

PCB placcato in oro duro

PCB placcato in oro duro

I vantaggi comuni della selezione PCB placcato oro duro comprende:

  • Conduttività elettrica

In termini di conducibilità elettrica, l'oro (21.4 nΩ*m) è terzo dopo rame e argento. Tuttavia, mantiene la sua conduttività elettrica molto meglio rispetto al rame e all'argento anche in condizioni difficili per un periodo di tempo prolungato.

Per questo motivo, la maggior parte delle operazioni di finitura superficiale PCB utilizza la placcatura in oro PCB per garantire un percorso conduttivo costante e affidabile.

  • Conduttività termica

Per quanto riguarda la conducibilità termica, anche l'oro (315 W/m*K) è terzo dopo argento e rame. Mantiene la sua elevata conducibilità termica anche in applicazioni gravose poiché l'oro non sviluppa ossidi/composti isolanti sulla sua superficie.

A causa di questo fatto, gli usi dei PCB placcati in oro duro implicano il loro impiego nella perforazione a fondo pozzo e nelle applicazioni nello spazio esterno.

  • duttilità

L'oro è un metallo eccezionalmente duttile, una caratteristica che lo rende perfetto per i contatti PCB flessibili. La duttilità del PCB placcato in oro duro lo fa sopportare cicli di contatto ricorrenti.

Tuttavia, è essenziale ricordare che la corretta selezione e applicazione del sottopiatto è fondamentale. Ciò garantisce che la finitura superficiale del PCB in oro duro soddisfi le specifiche di progettazione per contatti o connettori PCB placcati in oro.

  • Non reattività

La placcatura in oro PCB non reagisce o sviluppa composti quando viene a contatto con altri elementi. È questa caratteristica unica del PCB placcato in oro che lo rende resistente alla corrosione.

  • Resistenza alla corrosione

L'oro ha una grande resistenza alla corrosione anche in condizioni difficili a causa della sua natura non reattiva. Ciò rende il PCB placcato in oro duro perfetto per applicazioni che coinvolgono ambienti corrosivi.

  • Non pericoloso

Puoi posizionare in sicurezza PCB placcati in oro duro nel corpo umano senza preoccuparti della biocompatibilità.

  • Appello visivo

Il PCB placcato in oro elettrolitico duro migliora l'aspetto del tuo circuito stampato. La finitura superficiale del PCB non si ossida o si appanna facilmente fintanto che lo spessore dell'oro è adeguato.

Qual è la differenza tra corpo intero vs. PCB selettivo con placcatura in oro duro?

La placcatura in oro duro del PCB a corpo intero è in genere una finitura superficiale del PCB raramente selezionata. Qui, placca l'intero corpo del circuito stampato usando oro duro.

Per eseguire la placcatura in oro duro a corpo intero, si utilizza una procedura elettrolitica o un'operazione di immersione basata sul design del PCB. Tuttavia, è necessario considerare che il PCB placcato in oro duro ha una scarsa saldabilità. Ciò significa che avrai bisogno di un flusso estremamente attivo per saldare in modo efficiente al pad del circuito.

La placcatura selettiva di PCB in oro duro comporta l'utilizzo di oro duro per placcare sezioni particolari su un circuito stampato. Il processo di applicazione dell'oro selettivo è quasi simile all'oro duro a tutto corpo.

PCB placcato oro duro selettivo

PCB placcato oro duro selettivo

Tuttavia, il processo di doratura selettiva necessita di una mascheratura. Ciò comporterà spese di manodopera aggiuntive, compensate dalla riduzione del costo del materiale PCB placcato in oro duro.

Che è meglio tra ENIG vs. Finiture PCB placcate in oro duro?

Ci sono due opzioni di progettazione principali quando hai bisogno di finiture di placcatura in oro PCB: Placcatura ENIG e placcatura in oro duro.

La placcatura PCB in oro duro comporta una superficie del grano levigata e depositi solidi dell'oro, solitamente legato con nichel.

Al contrario, l'oro per immersione in nichel chimico, la placcatura ENIG ricorda da vicino l'oro puro poiché non coinvolge altri elementi. Questo lo rende più morbido rispetto alla placcatura in oro duro PCB.

  • Placcatura in oro duro

Il PCB placcato in oro duro include generalmente le dimensioni del grano più metalliche possibili, che si estendono da 20 a 30 nanometri, con una durezza compresa tra 130 e 200 HK25.

Queste caratteristiche rendono la finitura in oro duro molto più brillante rispetto alla placcatura PCB ENIG.

Implica anche che la doratura dura è altamente efficace nel prevenire l'usura da scorrimento. La finitura superficiale del PCB può sopportare applicazioni che esercitano una forza di contatto pari o superiore a 50 g.

Inoltre, il PCB placcato in oro duro può gestire molti più cicli rispetto al PCB placcato ENIG.

Tuttavia, il numero preciso di cicli dipende dallo spessore della placcatura del PCB.

Lo svantaggio principale del PCB placcato in oro duro è la sua capacità di incollaggio.

A causa della presenza di altri elementi, la saldatura in oro duro è più difficile rispetto alla placcatura ENIG.

L'incollaggio termostatico, l'incollaggio di fili a ultrasuoni o altre giunzioni delicate sono eccezionalmente difficili con la placcatura in oro duro PCB.

  • Placcatura ENIG

La finitura superficiale del PCB ENIG è più morbida rispetto alla placcatura in oro duro, con granulometrie circa 60 volte maggiori. La durezza della placcatura ENIG varia da 20 a 100 HK25e può sopportare solo 35 go ​​meno di forza di contatto.

Tipicamente, la placcatura ENIG dura per cicli inferiori rispetto alla placcatura in oro duro PCB. La purezza della placcatura ENIG lo rende più resistente alla corrosione rispetto alla placcatura in oro duro, anche se potrebbe essere soggetto a graffi data la sua morbidezza.

Inoltre, la giunzione termostatica, la giunzione di cavi a ultrasuoni o altre tecniche di incollaggio sensibili sono più facili con la placcatura PCB ENIG.

PCB placcatura ENIG

PCB placcatura ENIG

Quali sono le soluzioni disponibili per la placcatura in oro duro?

A causa del suo costo, è spesso fondamentale depositare oro solo in quelle sezioni e allo spessore necessario per l'applicazione del PCB. Quindi, ci sono una serie di metodi selettivi per la placcatura in oro duro PCB che continuano ad essere avanzati, tra cui:

  1. Soluzione per placcatura in oro a base di cianuro

La maggior parte della doratura viene eseguita utilizzando soluzioni costituite da oro sotto forma di composito di cianuro solubile. La reazione tra oro e cianuro alcalino forma o cianuri d'oro alcalino trivalente o cianuri d'oro alcalino monovalente.

  1. Oro alcalino color-flash

La formulazione degli ori color flash consente di produrre film sottili di colore definito. Questa soluzione di placcatura in oro duro PCB generalmente comprende quantità abbastanza piccole di oro (0.5-1.5 g/L).

In genere, la soluzione color-flash gold non contiene sbiancanti. Inoltre, la soluzione di doratura non è resistente all'abrasione perché i depositi sono molto legati ed estremamente stretti (0.025–0.075 μm).

  1. Ori neutri

Gli ori neutri costituiscono una gamma molto ampia di elettroliti per l'applicazione di depositi di oro tenero eccezionalmente puri per applicazioni PCB di placcatura in oro duro. Manca di cianuro libero e gli elettroliti sono formulati su fosfonati, fosfati o sali di diversi acidi organici.

I PCB placcati in oro duro da ori neutri normalmente hanno un'eccellente capacità di incollaggio del filo e saldabilità. Queste caratteristiche sono legate all'elevata purezza e morbidezza.

  1. Oro duro acido

Le soluzioni di oro duro acido contengono il 99.7 percento o più di oro e puoi mantenere sia le proprietà fisiche che la composizione. È la soluzione preferita di placcatura in oro duro per connettori PCB separabili.

Questa soluzione galvanica è adatta per la procedura di placcatura in oro PCB a densità di corrente estremamente elevate. Garantisce inoltre una distribuzione uniforme del deposito ed è compatibile con diversi tipi di meccanismo di placcatura selettiva.

La maggior parte degli elettroliti presenti sono formulati da acidi organici deboli e dai sali risultanti.

In base alla selezione dell'elettrolito, è possibile aggiungere brillantanti metallici in forma chelata, complessata o semplice. Inoltre, se necessario, puoi incorporare agenti depolarizzanti, range extender e tensioattivi.

  1. Placcatura in oro senza cianuro

L'oro può essere depositato dal cloroaurato. Varie altre forme, come lo ioduro,
sono stati proposti anche tiosolfato, tiocianato e tiomalato, ma non sono stati commercializzati.

  1. Colpi d'oro monovalenti

Qui, migliori la nucleazione del rapporto di crescita dei cristalliti rispetto al grano lavorando a densità di corrente maggiori del solito. La soluzione Strike è costituita solo da una piccola quantità di metallo.

  1. Ori Trivalenti

In questa soluzione di doratura dura, l'acido cloroaurico reagisce con il cianuro alcalino per produrre cianuro di oro alcalino (III). Tipicamente, le soluzioni contenenti cianuro producono depositi d'oro a grana più fine.

Qual è l'uso delle dita d'oro nel PCB?

Lo scopo delle dita d'oro è collegare i contatti tra 2 circuiti stampati adiacenti. Oltre alla sua conduttività, l'oro aiuta a proteggere i bordi di collegamento dall'usura dovuta all'uso regolare.

Dito d'oro PCB

Dito d'oro PCB

Le dita dorate ti consentono di collegare, scollegare e ricollegare PCB fino a mille volte diverse all'interno di uno slot corrispondente. Ciò è dovuto alla forza dell'oro duro al suo spessore designato.

Le funzioni delle dita d'oro PCB sono versatili. Alcune delle applicazioni comuni delle dita d'oro sono le seguenti:

  • Punti di interconnessione

Se un circuito stampato secondario si collega al PCB primario, viene collegato tramite uno dei tanti slot femmina, come lo slot AGP. Le dita dorate trasmettono segnali tra dispositivi periferici tramite questi slot

  • Adattatori speciali

Le dita dorate consentono di incorporare diversi miglioramenti delle prestazioni sul PCB placcato in oro duro.

  • Connessioni esterne

Le periferiche esterne aggiunte si collegano al circuito stampato principale tramite il dito dorato del PCB.

Le dita dorate danno al PCB placcato in oro duro la capacità di funzionare e fornire funzionalità moderne in vari usi del circuito stampato.

Perché è necessario placcare le dita del PCB con l'oro?

Generalmente, i punti di contatto PCB sono soggetti a inserimento e rimozione costanti a causa del loro scopo di interconnessione. Pertanto, le dita si consumeranno rapidamente e ostacoleranno le prestazioni del circuito stampato con placcatura in oro duro.

Il processo di placcatura delle parti di contatto con l'oro ne aumenta la longevità. L'oro è l'opzione migliore grazie alla sua eccezionale conduttività elettrica dopo argento e rame e all'eccezionale resistenza alla corrosione.

Inoltre, è possibile legare l'oro con nichel o cobalto per aumentarne la resistenza all'usura.

La natura inerte dell'oro lo rende la scelta giusta per la fabbricazione di parti di contatto più soggette ad usura e soggette ad ossidazione. Sebbene a volte sia possibile utilizzare l'argento, non è perfetto per applicazioni PCB commerciali poiché reagisce prontamente con cloruri e solfuri.

In che modo la placcatura in oro per immersione si confronta con la placcatura in oro duro PCB?

Esistono diverse differenze tra il PCB placcato in oro duro e il PCB placcato in oro a immersione, tra cui:

  1. Il PCB in oro a immersione ha uno spessore dell'oro maggiore rispetto al circuito stampato con placcatura in oro duro. Inoltre, i circuiti stampati in oro a immersione sono più gialli rispetto ai tipi di placcatura in oro duro, poiché quest'ultimo include il colore del nichel.
  2. Diverse strutture cristalline. Il PCB in oro a immersione ha una struttura cristallina più densa rispetto ai pannelli placcati in oro duro, quindi è difficile formare ossidazione.
  3. È più facile saldare PCB in oro a immersione con problemi di saldatura minimi minimi. Inoltre, puoi controllare facilmente lo stress nei pannelli dorati ad immersione, che è una caratteristica vantaggiosa per scopi di incollaggio.
  4. Il pannello di placcatura in oro per immersione mostra una scarsa proprietà antiabrasione rispetto alle dita d'oro. Questo perché l'oro per immersione è altamente flessibile rispetto al PCB placcato in oro duro.
  5. Si utilizza il nichel solo sul pad del PCB placcato in oro ad immersione. Pertanto, la trasmissione del segnale all'interno dell'effetto pelle non ha alcun impatto sul segnale dello strato di rame.
  6. Con i severi requisiti per una maggiore precisione durante la produzione di PCB, la spaziatura e la larghezza delle tracce dovrebbero essere inferiori a 0.1 mm. È più facile formare un cortocircuito nel PCB placcato in oro duro rispetto al circuito stampato con placcatura in oro a immersione.
  7. Poiché si utilizza solo nichel sul pad PCB in oro a immersione, la saldatura si lega saldamente allo strato di rame.
  8. Il PCB in oro a immersione è più liscio e ha una maggiore durata rispetto al pannello di placcatura in oro duro.

PCB ad immersione in oro

PCB ad immersione in oro

Quali sono le regole di progettazione per PCB placcati in oro duro?

Alcune delle regole di progettazione necessarie per i connettori per bordi o le dita dorate di PCB placcati in oro duro includono:

  • Non sono ammessi fori passanti placcati all'interno della regione placcata.
  • Non ci dovrebbe essere serigrafia o maschera di saldatura all'interno della sezione placcata.
  • Con la pannellatura PCB placcata in oro duro, posizionare spesso le dita dorate che si affacciano verso l'esterno dal centro del pannello PCB.
  • Collega tutte le dita d'oro utilizzando un binario conduttore da 0.008 pollici al confine per facilitare la fabbricazione.
  • È possibile posizionare componenti PCB placcati in oro duro su una o entrambe le superfici a una profondità di 25 mm dal bordo esterno.

Qual è lo spessore consigliato della placcatura in oro duro PCB?

È possibile variare lo spessore del PCB con doratura dura controllando la durata del ciclo di doratura. Sebbene i soliti valori minimi delle dita d'oro siano:

  • Classe IPC 1 e 2: 30u” oltre 100u” nichel
  • Classe IPC 3: 50u” oltre 100u” nichel

Generalmente, la doratura dura non viene applicata su aree saldabili a causa della sua saldabilità relativamente scarsa e del costo elevato.

IPC considera 17.8u” come lo spessore massimo saldabile. Pertanto, quando si utilizza la placcatura in oro duro PCB, lo spessore nominale preferito dovrebbe essere di circa 5-10u”.

Come si esegue la placcatura in oro duro PCB?

Il processo di placcatura in oro duro PCB inizia dopo l'incisione del rame del laminato PCB per lasciare scoperte solo le regioni richieste. Quindi placca uno strato inferiore di nichel sul PCB nudo con uno spessore minimo di 50 micro pollici.

Oltre a fornire supporto meccanico, il nichel fornisce anche una barriera alla diffusione accoppiata ad agire come inibitore del creep e della corrosione dei pori. Di conseguenza, immerso in un mezzo salino, si placca l'oro duro direttamente sulla superficie della sottoplaccatura di nichel.

Il controllo di qualità per la finitura superficiale in oro duro PCB include test di adesione e spessore del nastro. Come sapete, il prezzo dell'oro necessita di rigorosi controlli di processo poiché il costo degli errori è significativo.

Qual è la differenza tra la placcatura in oro duro PCB e la placcatura in oro morbido?

La placcatura in oro dolce e la placcatura in oro duro sono i tipi chiave dei processi di placcatura in oro PCB. Sebbene ci sia una doratura duplex che una miscela delle due tecniche.

Discutiamo brevemente questi 3 metodi principali di placcatura in oro PCB:

  • Placcatura in oro duro

Con la doratura dura, si aggiunge una piccola quantità di un composto o di un elemento legante. Ciò è fondamentale per migliorare le caratteristiche di usura e durezza del deposito d'oro.

Nichel o cobalto sono gli elementi comuni aggiunti, ma puoi usare anche arsenico o ferro.

I depositi di oro duro mostrano una struttura a grana lucida che conferisce un aspetto aureo generale più brillante. A causa della maggiore durezza, il PCB placcato in oro duro è adatto per applicazioni che prevedono interazioni ricorrenti o contatti striscianti.

Oro morbido vs. Placcatura PCB in oro duro

 Oro morbido vs. Placcatura PCB in oro duro

  • Placcatura in oro morbido

Diversamente dalla placcatura in oro duro PCB, la placcatura in oro morbido contiene fondamentalmente oro puro con purezza del 99.9 percento o più. L'oro tenero ha una struttura del grano meno raffinata rispetto all'oro duro, facendo sì che il deposito d'oro possieda una durezza massima di 90 knoop.

La placcatura in oro dolce è l'ideale per applicazioni PCB ad alta temperatura o per l'incollaggio di cavi poiché la sua elevata purezza non sviluppa composti o ossidi. È perfetto per design di connettori statici a basso carico come le connessioni lappate.

Spesso, la placcatura in oro dolce è consigliata per applicazioni PCB mediche a causa della biocompatibilità e dell'elevata purezza della finitura.

  • Placcatura in oro duplex

Qui, si applica sia l'oro tenero che quello duro per formare una finitura superficiale del PCB con le caratteristiche di entrambi i tipi di placcatura in oro.

Ad esempio, puoi ricoprire uno strato di oro morbido molto resistente alla corrosione con un deposito di oro duro.

Ciò è determinante per migliorare le caratteristiche di usura della finitura generale della placcatura in oro PCB.

La finitura PCB con placcatura in oro duplex presenta ugualmente una ridotta porosità del deposito generale a causa delle strutture a grana contrastanti dei 2 strati d'oro.

Ciò può offrire una migliore resistenza alla corrosione con un consumo generale di oro ridotto rispetto alla doratura a strato singolo.

Quali sono i fattori da considerare quando si esegue la placcatura in oro duro PCB?

Ecco le considerazioni chiave durante il processo di produzione di PCB con placcatura in oro duro:

  1. Sottostrato di nichel

La nichelatura assicura un impatto di blocco sulla diffusione o migrazione tra rame e oro. Questo è il fattore principale da considerare durante la placcatura in oro duro PCB.

Attraverso la superficie di ossido positivo, il nichel offre un'efficace barriera che ostruisce i pori e il substrato.

Ciò fornisce uno strato duro al di sotto della finitura superficiale della placcatura in oro e riduce al minimo la possibilità di corrosione da foro stenopeico. Inoltre, lo strato di supporto prolunga la durata del PCB placcato in oro duro.

  1. Porosità

Durante l'operazione di elettroplaccatura, l'oro si nuclea su diverse macchie esposte sulla superficie del PCB per sviluppare una superficie permeabile del circuito elettrolitico.

Esiste una relazione tra la porosità della doratura dura e lo spessore del rivestimento.

La porosità aumenta rapidamente al di sotto di 0.38 μm ed è molto bassa al di sopra di 0.76 μm.

Esiste anche una relazione tra porosità e difetti del substrato come stampaggio improprio, segni di stampaggio, laminati, inclusioni tra gli altri.

  • Indossare

L'usura o la durata del PCB placcato in oro si basa su due proprietà del trattamento superficiale della scheda: durezza e coefficiente di attrito.

La riduzione del coefficiente di attrito aumenta la durata della finitura superficiale del PCB con placcatura in oro duro. La doratura dura migliora la resistenza all'usura dei depositi d'oro.

Quali sono gli svantaggi del PCB placcato in oro duro?

Gli svantaggi principali del PCB placcato in oro duro includono:

  • Costo extra alto
  • Ulteriori processi di fabbricazione complessi.
  • Il sottosquadro dell'incisione può provocare sfaldamento/scheggiatura
  • La finitura non racchiude completamente i fianchi della traccia, ad eccezione delle sezioni delle dita dorate.

 Quali sono i due test cruciali per il controllo della qualità per PCB placcati in oro duro?

I due importanti test di analisi della qualità per la placcatura in oro duro PCB includono:

  • Prova di spessore

La spettroscopia a fluorescenza a raggi X consente di misurare con precisione lo spessore della placcatura in oro duro in modo non distruttivo.

Consente di misurare lo spessore della doratura su componenti PCB a passo fine e di grandi dimensioni.

Test di spessore di PCB placcati in oro duro

Test di spessore di PCB placcati in oro duro

  • Prova del nastro

Questo test esamina l'adesività della placcatura in oro duro sul PCB. Qui, fai scorrere una striscia di nastro lungo il PCB placcato in oro duro.

Rimuovere il nastro ed esaminarlo per verificare la presenza di doratura. La placcatura ha un'adesione insufficiente nel caso vi siano tracce di doratura sul nastro.

Perché è necessaria una piastra in nichel durante la placcatura in oro duro del PCB?

Dovresti considerare la scelta giusta di un sottopiatto per migliorare la resistenza all'usura del PCB placcato in oro duro.

Il popolare sottopiatto comprende nichel elettrolitico brillante, nichel solfammato di elevata purezza o nichel chimico.

L'applicazione del sottostrato di nichel prima della placcatura in oro duro PCB svolge molti ruoli, tra cui:

  • Barriera di diffusione

Il sottopiatto in nichel prima della placcatura in oro duro del PCB crea una barriera alla diffusione metallica tra i metalli in lega e i metalli di base del rame.

La barriera alla diffusione assicura che gli strati intermetallici scarsamente legati non si sviluppino tra l'oro e il metallo di base.

Di conseguenza, questo protegge l'integrità del PCB placcato in oro duro nel tempo. Ciò è particolarmente importante per le applicazioni di PCB placcati in oro duro che coinvolgono temperature elevate.

  • Inibitore della corrosione

Il sottostrato di nichel è anche essenziale per promuovere la resistenza alla corrosione.

Eventuali pori all'interno del rivestimento in oro avanzeranno nella sottoplaccatura di nichel anziché nel substrato del PCB con placcatura in oro duro.

Questo porta tipicamente alla formazione passiva di ossido alla base del poro. Ciò accade fintanto che l'ambiente circostante non ha un alto contenuto di corrosivi acidi.

Il sottostrato di nichel ostacola la crescita di film ossidanti o ossido di rame sulla superficie di placcatura in oro duro.

Di conseguenza, protegge la superficie di contatto PCB priva di ossido.

  • Livello di livellamento

Il sottostrato in nichel brillantato può aiutare a migliorare la finitura della superficie di contatto. Questo a sua volta riduce al minimo il coefficiente di attrito diminuendo così l'usura da scorrimento del deposito di oro duro.

  • Sottostrato portante

Il sottopiatto in nichel è fondamentale per sostenere il carico di contatto del componente PCB placcato in oro duro.

Ciò riduce al minimo la possibilità di rottura dei contatti placcati in oro e migliora la resistenza all'usura generale del PCB placcato in oro duro.

Quali sono gli standard IPC per PCB placcati in oro duro?

Gli standard IPC per la placcatura in oro duro PCB includono quanto segue:

  • Composizione chimica: Per garantire la massima rigidità sui bordi dei contatti del PCB, la placcatura in oro duro deve costituire tra il 5 e il 10 percento di cobalto.
  • Spessore: Lo spessore della placcatura delle dita d'oro deve essere spesso compreso tra 2 e 50 micropollici. Per dimensione, gli spessori standard sono 0.125 pollici, 0.093 pollici, 0.062 pollici e 0.031 pollici.

Gli spessori più piccoli vengono generalmente applicati per i prototipi di PCB placcati in oro duro.

D'altra parte, gli spessori maggiori vengono utilizzati attraverso i bordi di collegamento che spesso sono alloggiati, spostati e ricollocati.

  • Prova visiva: PCB placcatura in oro duro Le dita in oro devono superare un test ottico eseguito utilizzando una lente d'ingrandimento.

Assicurarsi che i bordi abbiano una superficie lucida e pulita, priva di apparenza di nichel o eccessiva doratura.

Alla Venture Electronics, offriamo una gamma di PCB placcati in oro duro a seconda delle vostre esigenze e specifiche uniche.

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