金手指是沿著印刷電路板 （PCB） 的連接邊緣看到的鍍金柱。金手指的目的是將輔助PCB連接到計算機的主板上。PCB金手指還用于通過數(shù)字信號進行通信的各種其他設(shè)備，例如消費者智能手機和智能手表。金用于PCB的連接點，因為合金具有優(yōu)異的導電性。

有兩種類型的金適用于PCB金手指電鍍工藝：

化學鍍鎳沉金（ENIG）：這種金比電鍍金更具成本效益，更容易焊接，但其柔軟，薄（通常為2-5u''）使ENIG不適合電路板插入和移除的磨蝕效果。

電鍍硬金：這種金是實心（硬）和厚（通常為 30u''），因此更適合持續(xù)使用 PCB 的磨蝕效果。

金手指電鍍過程涉及許多細致的步驟。這可確保從生產(chǎn)線上滾下來的每塊電路板都配備適當?shù)脑O(shè)備，以無誤地傳導信號。電鍍過程中涉及的標準還有助于確保每個電路板上的金手指與給定主板上的相應(yīng)插槽完美貼合.

為了確保所有這些金手指和插槽都完美貼合， 每個PCB必須通過一系列檢查和缺陷測試.如果電路板上的鍍金缺乏光滑度或不能充分粘附在表面上， 結(jié)果將不足以進行商業(yè)發(fā)布。

為了使PCB金手指走到一起， 電鍍過程必須分步驟進行，首先完成電路板的周圍細節(jié).當需要電鍍手指時，將鎳涂在銅上。然后，最后涂覆表面光潔度。一切就緒后，在放大鏡下檢查電路板并進行附著力測試。

HOW ARE GOLD FINGERS USED?

金手指用作兩個相鄰PCB之間的連接觸點。除了導電性外，黃金的目的是保護連接邊緣在許多用途中免受磨損。由于硬金在其指定厚度下的強度，金手指使PCB可以在相應(yīng)的插槽中連接，斷開和重新連接多達1,000次。

金手指的功能是多用途的。使用任何給定的計算機設(shè)置， 由于PCB金手指，我們看到許多與計算機本身連接的外圍設(shè)備。金手指的一些最廣泛使用的用途包括：

互連點：當輔助PCB連接到主主板時， 它是通過幾個母插槽之一完成的， 例如PCI， ISA或AGP插槽。通過這些插槽，金手指在外圍設(shè)備或內(nèi)部卡與計算機本身之間傳導信號。

特殊適配器：金手指可以為個人計算機添加許多性能增強功能。通過垂直于主板的輔助 PCB，計算機可以提供增強的圖形和高保真聲音。由于這些卡很少是未連接和重新連接的，因此金手指通常比卡本身更耐用。

外部連接：已添加到計算機站的外圍設(shè)備用PCB金手指連接到主板。揚聲器、低音炮、掃描儀、打印機和顯示器等設(shè)備都插入計算機后面的特定插槽中。這些插槽依次連接到連接到主板的 PCB。

GOLD FINGER SPECIFICATIONS YOU SHOULD KNOW

在PCB金手指電鍍過程中， 必須遵守某些標準才能使手指正常工作。PCB本身的設(shè)計還必須考慮適當?shù)氖种搁L度和對齊所需的區(qū)域。無論PCB本身的用途或尺寸如何，以下規(guī)則始終適用于金手指的設(shè)計：

電鍍通孔不應(yīng)靠近金手指。

金手指不應(yīng)與阻焊層或絲網(wǎng)印刷有任何接觸，兩者都應(yīng)保持一定距離。

金手指必須始終朝向與PCB中間相反的方向（如果要斜面邊緣）

如果在PCB金手指電鍍過程中不遵循這些規(guī)則中的任何一個，PCB可能無法與父電路板通信。或者，PCB 可能無法正確安裝到主板上的相應(yīng)插槽中。

將金用于PCB上的連接手指的原因是由于該合金的優(yōu)越強度和導電性。金的強度使手指可以插入和彈出數(shù)百次，而不會磨損連接觸點。如果沒有鍍金的保護，電路板在使用幾次后很容易被剝奪其連接功能。

為什么黃金勝過其他類型的金屬?畢竟，黃金是最稀有和最昂貴的自然元素之一。用銅或鎳電鍍PCB的連接邊緣是否更具成本效益？然而，金，對于印刷電路板所需的功能是必需的。

隨著多氯聯(lián)苯發(fā)展成現(xiàn)代形式，由于幾個因素，金被確定為最合適的連接接觸金屬。金的主要優(yōu)點是合金的導電性和耐腐蝕性。為了增加強度，印刷電路板中使用的金通常與鎳或鈷結(jié)合合金， 這使金在面對持續(xù)的 PCB 活動時具有進一步的耐磨性.對于電鍍工藝，鎳的厚度在 150 到 200 微英寸之間。

PCB金手指的生產(chǎn)標準由連接電子工業(yè)協(xié)會（IPC）于2002年制定。隨著IPC-4556的發(fā)布，這些標準于2012年進行了修訂。2015年，隨著IPC A-600和IPC-6010的發(fā)布，這些標準再次進行了修訂，這是目前PCB生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的標準。IPC標準可總結(jié)如下：

化學成分： 為了沿PCB觸點邊緣獲得最大的剛度，鍍金應(yīng)由5%至10%的鈷組成。

厚度： 金手指的電鍍厚度應(yīng)始終在2至50微英寸的范圍內(nèi)。按尺寸劃分的標準厚度為 0.031 英寸、0.062 英寸、0.093 英寸和0.125 英寸。較低的厚度通常用于原型，而較高的厚度則用于定期插入，拔出和重新插入的連接邊緣。

視覺測試： 金手指應(yīng)通過用放大鏡進行的視覺測試。邊緣應(yīng)具有光滑、干凈的表面，并且沒有多余的電鍍或鎳的外觀。

膠帶測試： 為了測試鍍金層與觸點的粘合性，ICP建議進行測試，即沿觸點邊緣放置一條膠帶。取下膠帶后，檢查條帶是否有電鍍痕跡。如果膠帶上有任何明顯的鍍金，則鍍層與觸點一起缺乏足夠的粘合性。

PCB GOLD FINGER BEVELING

在電路板上，PCB金手指電鍍工藝用于阻焊層之后和表面光潔度之前。電鍍過程通常包括以下步驟：

鍍鎳：首先將三到六微米的鎳電鍍到手指的連接器邊緣。

鍍金：在鎳上鍍一到兩微米的硬金。黃金通常用鈷增強，以提高表面電阻。

倒角：連接器邊緣以指定的角度斜面，以便于插入相應(yīng)的插槽。倒角通常以 30 到 45 度的角度進行。

在某些電路板上，某些金手指會比其他手指更長或更短。例如， 電路板的一端可能有更長的手指.這樣， PCB更容易插入插槽， 因為帶有較長手指的末端將更容易卡入到位。

電鍍過程有一定的限制。例如， 金手指和電路板的其他部分之間需要一定的距離.主要限制包括：

沿PCB邊緣的內(nèi)層必須不含銅，以防止在坡口階段暴露銅。

電鍍孔、SMD和焊盤不應(yīng)放置在金手指1.0毫米以內(nèi)。

電鍍墊的長度不能超過 40 毫米。

金手指和輪廓之間應(yīng)存在 0.5 毫米的距離。

與印刷電路板上金手指周圍的標準間距要求的任何偏差都可能導致卡物理薄弱或功能失調(diào)。

HOW GOLD FINGERS

ARE CHANGING THE WORLD

當今的計算機和移動設(shè)備變得越來越復雜，因為制造商競相使其產(chǎn)品更快、更足智多謀。如果你建立一個大型計算機站并積累了少量移動設(shè)備，你很可能會讓許多鍍金電路板同時相互作用。每次打印文章或掃描照片以上傳到社交媒體帳戶時，信號都會從外圍設(shè)備發(fā)送到主板卡，主板卡通過 PCB 接收這些信號。

在很大程度上，多虧了金手指技術(shù)，已經(jīng)能夠發(fā)展到現(xiàn)在數(shù)百萬人每天使用的現(xiàn)代移動設(shè)備陣列。此外，金手指使各行各業(yè)變得比以往任何時候都更有生產(chǎn)力和能力。

A DETAILED GUIDE ON PCB GOLD FINGERS

英特爾在 PCIe 開發(fā)主板中實施 PCIe CEM 5.0 規(guī)范版本 0.7 中的以下準則。對于邊緣手指設(shè)計，請遵循 PCIe CEM 5.0 規(guī)范。

確保在包括引腳 A12/B12 及更遠的高速區(qū)域中，內(nèi)層在邊緣手指下方研磨。內(nèi)層接地層必須從電路板的主布線區(qū)域延伸至邊緣手指區(qū)域的整個長度。內(nèi)層接地層必須至少位于邊緣指銅下方 0.52 mm （20.5 mil）。此要求適用于附加卡的兩面，因此使用對稱的屏蔽平面對。

在包括引腳 A12/B12 及更遠的高速區(qū)域中，沿邊緣手指底部將一排電鍍過孔連接到內(nèi)層接地平面。這些過孔被稱為指尖南通孔。過孔必須電鍍通孔 （PTH）。您可以在附加卡兩個表面上的接地墊之間共享它們。通孔焊盤的上邊界必須與 3.20 mm 尺寸對齊。將“I bar”中的接地過孔與表面金屬連接。

將服務(wù)于北邊指接地導體的附加卡接地通孔與相鄰邊指之間的間隙對齊，以減少對從非接地邊緣手指路由的信號的阻礙。北接地過孔的軸距離邊緣指銷場的邊界不得超過 0.38 mm （15 mil）。將邊緣手指連接到地面通孔，走線長度與通孔焊盤直徑相匹配或超過通孔焊盤直徑，以最大程度地減少接地連接的電感。

實施橫向接地棒，以連接電路板兩側(cè)第一內(nèi)層 （N-1） 上的所有指尖南通孔（例如金屬 2）。接地棒必須與過孔的北邊緣對齊，距離為 3.20 mm。接地桿應(yīng)為 0.71 mm 寬，以確保與倒角區(qū)域有足夠的間隙。

確保未分配給 A12/B12 及更高區(qū)域接地的邊緣手指長 3.00 毫米，寬 0.60 毫米（±0.038 毫米）（請參閱指示邊緣手指長度的附加卡邊緣手指）。確保邊指的上部比附加卡的南邊緣高出 5.60 毫米（請參閱附加卡邊緣手指指示邊緣手指長度）。允許在邊緣手指下端延伸 0.13 mm 的區(qū)域內(nèi)有少量殘留表面金屬。

確保從輔助信號頂部或未使用的邊指到端接電路中的隔直電容的走線長度盡可能短。PCI CEM 5.0 未指定最大跟蹤長度。為邊緣手指和隔直電容之間的走線保持42.5Ω走線阻抗。端接網(wǎng)絡(luò)的接地通孔必須位于電阻元件焊盤或通孔的 1.0 mm （39.4 mil） 范圍內(nèi)。

HOW TO SIMULATION PCIE GNE5 CARD

PCIe Card，一端是金手指，一端是連接器焊盤，于仿真而言，處理方式是差不多的。

這種結(jié)構(gòu)應(yīng)該如何仿真，怎么仿真是精準的，怎么仿真是高效的，怎么仿真是可以接受的？

比較簡便的方式肯定是在SIwave或者PowerSI中直接跑，但是這樣就會存在準確度的問題。

準確的標準是什么？要說A不準，那肯定是要一個準確的B作為對照。因此，我們先來看準確的做法，得出這個參照物。

PCIe Card真實的工作環(huán)境是插在PCIe插槽里，金手指接觸的面是插槽中的彎針。因此，準確的仿真肯定是要模擬真實的使用環(huán)境。那么，就需要在3D環(huán)境下建模。

細節(jié)處理如下，把彎針和焊錫的模型加上。

具體參數(shù)如何確定？很簡單，彎針的尺寸及介質(zhì)的參數(shù)可以去Q2D切一下。

掃描介電常數(shù)，得到85ohm阻抗的值。

設(shè)置好后，仿真結(jié)果如下：

TDR Port延伸可以看到模型阻抗為85ohm。

標準答案給了，但是要在3D環(huán)境里建模還是相對來說比較麻煩的，有沒有比較簡便的方法，可以讓精度和效率在一個可接受的范圍呢？

答案肯定是有的。

未完待續(xù)……