Finition de surface du circuit imprimé
| Finition de surface | Valeur typique | Fournisseur |
| Service d'incendie volontaire | 0,3 à 0,55 µm, 0,25 à 0,35 µm | Enthone |
| Chimique Shikoku | ||
| ACCEPTER | Or : 0,03 à 0,12 µm, Ni : 2,5 à 5 µm | Technologie ATO/Chuang Zhi |
| ÉLECTROGÉ sélectif | Or : 0,03 à 0,12 µm, Ni : 2,5 à 5 µm | Technologie ATO/Chuang Zhi |
| ÉNÉPIQUE | Au : 0.05~0.125um, Pd : 0.05~0.3um, | Chuang Zhi |
| Dans : 3~10 µm | ||
| Or dur | Au : 0,127 ~ 1,5 um, Ni : minimum 2,5 um | Payeur/EEJA |
| Or doux | Au : 0,127 ~ 0,5 um, Ni : min 2,5 um | POISSON |
| Boîte d'immersion | Min : 1 µm | Enthone / ATO tech |
| Argent d'immersion | 0,127 à 0,45 µm | Macdermid |
| HASL sans plomb | 1 à 25 µm | Nihon Superior |
Le cuivre présent dans l'air sous forme d'oxydes affecte considérablement la soudabilité et les performances électriques des circuits imprimés. Il est donc indispensable de procéder à une finition de surface. Une surface non finie peut engendrer des problèmes de soudure, voire, dans les cas les plus graves, empêcher le soudage des pastilles et des composants. La finition de surface consiste à former artificiellement une couche superficielle sur le circuit imprimé. Son objectif est de garantir une bonne soudabilité et de bonnes performances électriques. Il existe différents types de finitions de surface pour les circuits imprimés.
Nivellement de soudure à air chaud (HASL)
Il s'agit d'un procédé d'application de brasure étain-plomb fondue sur la surface d'un circuit imprimé, suivie d'un lissage (soufflage) à l'aide d'air comprimé chaud, formant ainsi une couche protectrice résistante à l'oxydation du cuivre et assurant une bonne soudabilité. Ce procédé requiert la maîtrise des paramètres suivants : température de brasage, température et pression de la lame à air chaud, temps d'immersion, vitesse de retrait, etc.
Avantage de HASL
1. Durée de conservation plus longue.
2. Bonne imprégnation du tampon et couverture en cuivre.
3. Type sans plomb (conforme à la directive RoHS) largement utilisé.
4. Technologie éprouvée, faible coût.
5. Très adapté à l'inspection visuelle et aux tests électriques.
Faiblesse de HASL
1. Ne convient pas au câblage par fil.
2. En raison du ménisque naturel de la soudure fondue, la planéité est médiocre.
3. Non applicable aux commutateurs tactiles capacitifs.
4. Pour les panneaux particulièrement fins, le procédé HASL peut ne pas convenir. La température élevée du bain risque de déformer le circuit imprimé.
2. Service d'incendie volontaire
L'OSP est l'abréviation de « Organic Solderability Preservative » (agent de préservation de la soudabilité organique), également appelé agent de préservation de la soudure. En bref, l'OSP est un produit pulvérisé sur la surface des pastilles de soudure en cuivre afin de former un film protecteur composé de composés organiques. Ce film doit présenter des propriétés telles que la résistance à l'oxydation, aux chocs thermiques et à l'humidité pour protéger la surface du cuivre contre la corrosion (oxydation ou vulcanisation, etc.) dans des conditions normales. Cependant, lors du brasage à haute température, ce film protecteur doit être facilement éliminé par le flux, afin que la surface de cuivre propre et exposée puisse immédiatement se lier à la soudure fondue et former une liaison de soudure solide en un temps très court. Autrement dit, le rôle de l'OSP est de faire barrière entre le cuivre et l'air.
Avantage de l'OSP
1. Simple et abordable ; la finition de surface est uniquement un revêtement par pulvérisation.
2. La surface de la pastille de soudure est très lisse, avec une planéité comparable à celle de l'ENIG.
3. Sans plomb (conforme aux normes RoHS) et respectueux de l'environnement.
4. Retravaillable.
Faiblesse de l'OSP
1. Mauvaise mouillabilité.
2. La nature transparente et fine du film fait qu'il est difficile d'en mesurer la qualité par inspection visuelle et d'effectuer des tests en ligne.
3. Durée de vie courte, exigences élevées en matière de stockage et de manutention.
4. Protection insuffisante des trous traversants métallisés.
Argent d'immersion
L'argent possède des propriétés chimiques stables. Les circuits imprimés traités par immersion argentique conservent d'excellentes performances électriques même exposés à des températures élevées, à l'humidité et à la pollution, et restent soudables malgré une éventuelle perte de brillance. L'argenture par immersion est une réaction de déplacement où une couche d'argent pur est directement déposée sur le cuivre. Elle est parfois associée à un revêtement OSP pour empêcher l'argent de réagir avec les sulfures présents dans l'environnement.
Avantage de l'argent par immersion
1. Soudabilité élevée.
2. Bonne planéité de la surface.
3. Faible coût et sans plomb (conforme aux normes RoHS).
4. Applicable au câblage par fil d'aluminium.
Faiblesse de l'argent d'immersion
1. Exigences de stockage élevées et risque de pollution.
2. Délai d'assemblage court après déballage.
3. Il est difficile de réaliser des tests électriques.
Boîte d'immersion
Comme toute soudure est à base d'étain, la couche d'étain est compatible avec tous les types de soudure. L'ajout d'additifs organiques à la solution d'immersion d'étain confère à cette couche une structure granulaire, éliminant ainsi les problèmes de formation de moustaches d'étain et de migration de l'étain, tout en assurant une bonne stabilité thermique et une excellente soudabilité.
Le procédé d'étamage par immersion permet de former des composés intermétalliques cuivre-étain plats afin de conférer à l'étain par immersion une bonne soudabilité sans aucun problème de planéité ou de diffusion des composés intermétalliques.
Avantage de l'étain d'immersion
1. Applicable aux lignes de production horizontales.
2. Applicable au traitement des fils fins et au soudage sans plomb, particulièrement au processus de sertissage.
3. La planéité est très bonne, applicable au CMS.
Faiblesse de l'étain d'immersion
1. Nécessite une capacité de stockage importante, ce qui peut entraîner un changement de couleur des empreintes digitales.
2. Les excroissances d'étain peuvent provoquer des courts-circuits et des problèmes de soudure, réduisant ainsi la durée de conservation.
3. Il est difficile de réaliser des tests électriques.
4. Le procédé implique des substances cancérigènes.
ACCEPTER
Le procédé ENIG (nickel chimique avec immersion d'or) est un revêtement de finition de surface largement utilisé, composé de deux couches métalliques. Le nickel est déposé directement sur le cuivre, puis des atomes d'or sont déposés sur le cuivre par réaction de déplacement. L'épaisseur de la couche interne de nickel est généralement de 3 à 6 µm, et celle de la couche externe d'or de 0,05 à 0,1 µm. Le nickel forme une barrière entre la soudure et le cuivre. L'or a pour fonction de prévenir l'oxydation du nickel pendant le stockage, prolongeant ainsi la durée de conservation. De plus, le procédé d'immersion d'or permet d'obtenir une excellente planéité de surface.
Le processus de fabrication de l'ENIG est le suivant : nettoyage → gravure → catalyseur → nickelage chimique → dépôt d'or → élimination des résidus
Avantages de l'ENIG
1. Convient au soudage sans plomb (conforme à la norme RoHS).
2. Excellente régularité de surface.
3. Longue durée de conservation et surface durable.
4. Convient pour le câblage de fils d'aluminium.
Faiblesse de l'ENIG
1. Cher car il utilise de l'or.
2. Processus complexe, difficile à contrôler.
3. Phénomène de tapis noir facile à générer.
Nickel/or électrolytique (or dur/or mou)
L'or électrolytique au nickel se divise en « or dur » et « or mou ». L'or dur, de faible pureté, est couramment utilisé pour les contacts de cartes électroniques (connecteurs de bord), les contacts de circuits imprimés et autres zones soumises à l'usure. Son épaisseur peut varier selon les besoins. L'or mou, de pureté supérieure, est couramment utilisé pour le câblage.
Avantage du nickel/or électrolytique
1. Durée de conservation prolongée.
2. Convient pour les interrupteurs à contact et la liaison de fils.
3. L'or dur convient aux tests électriques.
4. Sans plomb (conforme à la directive RoHS)
Faiblesse du nickel électrolytique/or
1. Finition de surface la plus coûteuse.
2. Le plaquage des doigts en or nécessite des fils conducteurs supplémentaires.
3. L'or a une mauvaise soudabilité. En raison de son épaisseur, les couches épaisses sont plus difficiles à souder.
ÉNÉPIQUE
Le nickelage chimique, le palladium chimique et l'or d'immersion (ENEPIG) sont de plus en plus utilisés pour la finition de surface des circuits imprimés. Comparé à l'ENIG, l'ENEPIG ajoute une couche supplémentaire de palladium entre le nickel et l'or afin de mieux protéger la couche de nickel contre la corrosion et d'éviter la formation de plots noirs, fréquents lors du procédé de finition ENIG. L'épaisseur de dépôt du nickel est d'environ 3 à 6 µm, celle du palladium d'environ 0,1 à 0,5 µm et celle de l'or de 0,02 à 0,1 µm. Bien que l'épaisseur d'or soit inférieure à celle de l'ENIG, l'ENEPIG est plus coûteux. Cependant, la baisse récente du prix du palladium a rendu l'ENEPIG plus abordable.
Avantage ENEPIG
1. Possède tous les avantages de l'ENIG, sans phénomène de noircissement.
2. Plus adapté au câblage par fil que l'ENIG.
3. Aucun risque de corrosion.
4. Longue durée de conservation, sans plomb (conforme à la directive RoHS)
Faiblesse d'ENEPIG
1. Processus complexe, difficile à contrôler.
2. Coût élevé.
3. C'est une méthode relativement nouvelle et pas encore mature.