Finition de surface de circuits imprimés

La finition de surface est une interface essentielle entre les composants et la carte PCB nue. Premièrement, il peut empêcher l'oxydation des traces de cuivre exposées. Deuxièmement, cela crée une surface pour souder les composants au PCB. Les deux garantissent une bonne soudabilité et des propriétés électriques du PCB. Il existe différents types de finition de surface, il est donc nécessaire de sélectionner le bon pour répondre aux exigences du client. Lors du choix du type de finition de surface, les facteurs suivants doivent être pris en compte: coût, sans plomb, productivité, type de composant et matériau respectueux de l'environnement.

La finition de surface du PCB

Figure 1 : La finition de surface du PCB

Immersion autocatalytique au nickel (ENIG)

ENIG, en tant que revêtement métallique double couche de nickel et d'or, est actuellement le type de finition de surface le plus populaire dans l'industrie. La couche de nickel agit comme une barrière entre la surface de cuivre et la surface de soudure du composant. La couche d'or est utilisée pour protéger la couche de nickel pendant le stockage ainsi que pour fournir une forte soudabilité. Comparé à d'autres types de finition de surface, ENIG convient au collage et au métallisation des trous traversants (PTH), a une longue durée de vie et offre la surface soudable la plus plate. Il est sans plomb mais coûteux en raison du processus compliqué et de la propriété non retravaillable.

Immersion autocatalytique au nickel (ENIG)

Figure 2 : Immersion autocatalytique dans le nickel (ENIG)

Boîte d'immersion (I-Tin)

La finition de surface I-Tin consiste à immerger le circuit imprimé dans quelques bains chimiques pour produire la meilleure adhérence de l'étain et une planéité idéale. Cette technologie est très prometteuse car la soudure est à base d'étain et la couche d'étain peut être assortie à tout type de soudure. I-Tin est sans plomb, économique, retravaillable et adapté aux produits à pas fin. Cependant, il n'est pas bon pour les processus d'assemblage multiples et les trous plaqués (PTH), nécessite une manipulation délicate et peut endommager le masque de soudure. Des barbes d'étain peuvent apparaître, entraînant des courts-circuits.

Boîte d'immersion (I-Tin)

Figure 3 : Étain d'immersion (I-Tin)

Conservateur de soudabilité organique (OSP)

Contrairement aux autres types de finition de surface, l'OSP agit comme une barrière entre le circuit de cuivre et l'air. En d'autres termes, l'OSP consiste à former chimiquement un film organique sur la surface de cuivre nue et propre avant la soudure. Il est sans plomb, crée une surface coplanaire et a un processus simple avec peu d'entretien de l'équipement. Il existe également des inconvénients tels que la courte durée de conservation et la possibilité d'exposition du cuivre lors de l'assemblage final.

Nivellement de soudure à air chaud sans plomb (HASL)

Dans ce type de finition de surface, la carte PCB reçoit un revêtement de flux et traverse un bain de soudure à l'étain fondu, qui est éliminé par des couteaux à air chaud. Il existe deux principaux types de HASL, l'un est le HASL au plomb et l'autre est le HASL sans plomb. HASL était autrefois favorisé par l'industrie, mais il n'est pas respectueux de l'environnement. Les avantages de HASL sont peu coûteux et largement disponibles avec une excellente durée de conservation. Cependant, ses inconvénients ne peuvent être ignorés. Bien que le sans plomb soit respectueux de l'environnement, il crée une surface inégale, ce qui n'est pas acceptable pour les composants à pas fin. Dans le processus de plomb et sans plomb HASL, la carte PCB est exposée à des températures élevées, ce qui peut créer une contrainte thermique élevée sur la carte. Le HASL n'est pas non plus adapté aux trous traversants métallisés (PTH).

Le processus de fabrication HASL

Figure 4 : Le processus de fabrication HASL

Placage à l'or dur

Le placage à l'or dur, connu sous le nom de galvanoplastie, est l'un des types de finition de surface coûteux. En raison de son coût élevé, de la complexité du processus et de la soudabilité relativement médiocre, il est généralement appliqué aux zones à forte usure telles que les connecteurs de bord au lieu des zones soudables. Contrairement à ENIG, l'épaisseur de la couche d'or peut varier selon les exigences du client. Les autres mérites de la finition de surface en or dur incluent la formation d'une surface plane, excellente durabilité et longue durée de conservation.

Nickel autocatalytique Or à immersion au palladium autocatalytique (ENEPIG)

ENEPIG, en tant que revêtement métallique triple couche de nickel, de palladium et d'or, est un type de finition de surface relativement nouveau. Contrairement à l'ENIG, il possède une couche de palladium supplémentaire comme couche de résistance pour empêcher le nickel de s'oxyder et de se diffuser vers la couche de cuivre. ENIG est propice à un mécanisme de processus simple et à une résistance à haute température, mais ENEPIG présente des cycles de refusion multiples exceptionnels et des capacités de liaison de fils fiables. ENIG et ENEPIG sont coûteux car ils offrent la meilleure soudabilité pour le PCB. ENEPIG est collable et convient parfaitement aux applications à haute fréquence avec un espacement limité. De plus, il ne présente pas de risques de corrosion et de tampon noir, et a une excellente durée de vie et des joints de soudure. La figure ci-dessous montre les différents processus de fabrication d'ENIG et d'ENEPIG.

Procédés de fabrication ENIG et ENEPIG

Figure 5 : Processus de fabrication de l'ENIG et de l'ENEPIG

Immersion Argent (I-Ag)

I-Ag est un type de finition de surface relativement stable avec une durée de conservation modérée. Pour les revêtements à pas fin et les emballages plats, il peut être un bon substitut pour ENIG. Il est sans plomb, économique et parfait pour les applications PCB à grande vitesse. Cependant, il est sensible aux contaminants environnants, ce qui peut entraîner des problèmes de ternissement. Il présente également des problèmes de moustaches argentées et de coefficient de frottement élevé.

 

Référence:

https://www.youtube.com/watch?v=bq5_74bEU7k&ab_channel=ICAPEGROUP

https://www.epectec.com/articles/pcb-surface-finish-advantages-and-disadvantages.html

https://www.pcbcart.com/article/content/surface-finish-intro-and-comparision.html

https://www.7pcb.com/blog/immersion-silver.php

https://www.7pcb.com/blog/hard-gold-plating.php