Τι είναι ο χρυσός που χρησιμοποιείται στην κατασκευή PCB;

Οι επιχειρήσεις και οι καταναλωτές βασίζονται σε ηλεκτρονικές συσκευές για σχεδόν κάθε πτυχή της καθημερινής τους ζωής.Τα αυτοκίνητα είναι γεμάτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) για τα πάντα, από φωτισμό και ψυχαγωγία έως αισθητήρες που ελέγχουν τη συμπεριφορά κρίσιμων μηχανικών λειτουργιών. Υπολογιστές, tablet, smartphone και ακόμη και πολλά παιχνίδια που απολαμβάνουν τα παιδιά χρησιμοποιούν ηλεκτρονικά εξαρτήματα και PCB για τις πολύπλοκες λειτουργίες τους.

Οι σημερινοί σχεδιαστές PCB αντιμετωπίζουν την πρόκληση να δημιουργήσουν αξιόπιστους πίνακες που εκτελούν όλο και πιο πολύπλοκες λειτουργίες ενώ ελέγχουν το κόστος και μειώνουν το μέγεθος. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε smartphones, drones και άλλες εφαρμογές, όπου το βάρος αποτελεί σημαντικό παράγοντα στα χαρακτηριστικά του PCB.

Ο χρυσός είναι ένα σημαντικό στοιχείο στο σχεδιασμό PCB και προσέξτε τα «δάχτυλα» στις περισσότερες οθόνες PCB, συμπεριλαμβανομένων των μεταλλικών επαφών από χρυσό. Αυτά τα δάχτυλα είναι συνήθως πολυεπίπεδα μέταλλα και μπορεί να περιλαμβάνουν ένα υλικό επικαλυμμένο με ένα τελευταίο στρώμα χρυσού, όπως κασσίτερο, μόλυβδο, κοβάλτιο ή νικέλιο. Αυτές οι χρυσές επαφές είναι κρίσιμες για τη λειτουργία του PCB που προκύπτει, δημιουργώντας μια σύνδεση με το προϊόν που περιέχει τον πίνακα.

Γιατί χρυσός;

Το χαρακτηριστικό χρυσό χρώμα το καθιστά εξαιρετική επιλογή για κατασκευή PCB. Οι επιχρυσωμένοι σύνδεσμοι άκρων παρέχουν ένα σταθερό φινίρισμα επιφάνειας για εφαρμογές που υφίστανται υψηλή φθορά, όπως σημεία ακμής εισαγωγής πλάκας. Η σκληρυμένη επιφάνεια χρυσού έχει μια σταθερή επιφάνεια που αντιστέκεται στη φθορά που προκαλείται από αυτήν την επαναλαμβανόμενη δραστηριότητα.

Από τη φύση του, ο χρυσός είναι κατάλληλος για ηλεκτρονικές εφαρμογές:

Είναι εύκολο να σχηματιστεί και να λειτουργήσει σε συνδέσμους, καλώδια και επαφές ρελέ

Ο χρυσός μεταφέρει ηλεκτρική ενέργεια πολύ αποτελεσματικά (προφανής απαίτηση για εφαρμογές PCB)

Μπορεί να μεταφέρει μια μικρή ποσότητα ρεύματος, το οποίο είναι ζωτικής σημασίας για τα σημερινά ηλεκτρονικά.

Άλλα μέταλλα μπορούν να είναι κράματα με χρυσό, όπως νικέλιο ή κοβάλτιο

Δεν αποχρωματίζεται ή διαβρώνεται, καθιστώντας το ένα αξιόπιστο μέσο σύνδεσης

Η τήξη και η ανακύκλωση χρυσού είναι μια σχετικά απλή διαδικασία

Μόνο το ασήμι και ο χαλκός παρέχουν υψηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα, αλλά το καθένα είναι επιρρεπές στη διάβρωση, δημιουργώντας αντίσταση ρεύματος

Ακόμη και οι λεπτές εφαρμογές χρυσού παρέχουν αξιόπιστες και σταθερές επαφές με χαμηλή αντίσταση

Η σύνδεση χρυσού μπορεί να αντέξει υψηλή θερμοκρασία

Παραλλαγή πάχους NIS μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις συγκεκριμένων εφαρμογών

Σχεδόν κάθε ηλεκτρονική συσκευή περιέχει κάποιο επίπεδο χρυσού, συμπεριλαμβανομένων των TVS, των smartphone, των υπολογιστών, των συσκευών GPS, ακόμη και της φορητής τεχνολογίας. Οι υπολογιστές είναι μια φυσική εφαρμογή για PCBS που περιέχει χρυσό και άλλα στοιχεία χρυσού, λόγω της ανάγκης για αξιόπιστη και υψηλής ταχύτητας μετάδοση ψηφιακών σημάτων που ταιριάζουν καλύτερα στον χρυσό από οποιοδήποτε άλλο μέταλλο.

Ο χρυσός είναι ασύγκριτος για εφαρμογές που περιλαμβάνουν απαιτήσεις χαμηλής τάσης και χαμηλής αντίστασης, καθιστώντας την ιδανική επιλογή για επαφές PCB και άλλες ηλεκτρονικές εφαρμογές. Η χρήση χρυσού στον ηλεκτρονικό εξοπλισμό υπερβαίνει κατά πολύ την κατανάλωση πολύτιμων μετάλλων σε κοσμήματα.

Μια άλλη συμβολή του χρυσού στην τεχνολογία είναι η αεροδιαστημική βιομηχανία. Λόγω του υψηλού προσδόκιμου ζωής και της αξιοπιστίας των συνδέσεων χρυσού και του PCBS ενσωματωμένου σε διαστημικά σκάφη και δορυφόρους, ο χρυσός ήταν η φυσική επιλογή για κρίσιμα εξαρτήματα.

Άλλα θέματα που χρήζουν προσοχής στο PCB

Φυσικά, υπάρχουν μειονεκτήματα στη χρήση χρυσού στο PCBS:

Τιμή – Ο χρυσός είναι ένα πολύτιμο μέταλλο με περιορισμένους πόρους, καθιστώντας το ένα ακριβό υλικό που χρησιμοποιείται σε εκατομμύρια ηλεκτρονικές συσκευές.

Απώλεια πόρων – ένα παράδειγμα είναι η χρήση χρυσού σε σύγχρονες συσκευές όπως τα smartphone. Τα περισσότερα smartphones δεν ανακυκλώνονται και η απρόσεκτη απόρριψη μπορεί να χάσει οριστικά μια μικρή ποσότητα χρυσού. Αν και η ποσότητα είναι μικρή, η ποσότητα απορριμμάτων εξοπλισμού είναι μεγάλη και μπορεί να παράγει σημαντική ποσότητα μη ανακυκλωμένου χρυσού.

Η αυτο-επίστρωση μπορεί να είναι επιρρεπής σε φθορά και επάλειψη υπό επαναλαμβανόμενες ή υψηλής πίεσης συνθήκες στερέωσης/ολίσθησης. Αυτό καθιστά πιο αποδοτική τη χρήση σκληρότερων υλικών για εφαρμογές σε συμβατά υποστρώματα. Ένα άλλο ζήτημα για τη χρήση PCB είναι ο συνδυασμός χρυσού με ένα άλλο μέταλλο, όπως το νικέλιο ή το κοβάλτιο, για να σχηματίσουν ένα κράμα που ονομάζεται “σκληρός χρυσός”.

Η Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος των ΗΠΑ (EPA) αναφέρει ότι τα ηλεκτρονικά απόβλητα αυξάνονται ταχύτερα από σχεδόν οποιοδήποτε άλλο απόβλητο. Αυτό περιλαμβάνει όχι μόνο την απώλεια χρυσού, αλλά και άλλα πολύτιμα μέταλλα και πιθανώς τοξικές ουσίες.

Οι κατασκευαστές PCB πρέπει να σταθμίσουν προσεκτικά τη χρήση χρυσού στην κατασκευή PCB: η εφαρμογή πολύ λεπτού στρώματος μετάλλου μπορεί να υποβαθμίσει ή να αποσταθεροποιήσει τον πίνακα. Η χρήση επιπλέον πάχους καθίσταται σπάταλη και δαπανηρή στην κατασκευή.

Επί του παρόντος, οι κατασκευαστές PCB έχουν πολύ περιορισμένες επιλογές ή εναλλακτικές λύσεις για να ανταποκριθούν στις δυνατότητες και τις εγγενείς ιδιότητες του χρυσού ή των κραμάτων χρυσού. Ακόμη και με την υψηλή του αξία, αυτό το πολύτιμο μέταλλο είναι αναμφίβολα το υλικό επιλογής για την κατασκευή PCB.