Types de finition de surface de PCB

Ce guide couvre tous les aspects critiques des finitions de surface des PCB.

Donc, avant de commencer à fabriquer des PCB, lisez ce guide.

Qu'est-ce qu'une finition de surface de PCB ?

Une finition de surface de PCB est un revêtement appliqué sur les circuits conducteurs sur une surface de carte de circuit imprimé non peuplée.

Vous constatez que la finition de surface du PCB peut être constituée de plusieurs éléments appliqués par différents processus.

La procédure de finition de surface de PCB est particulièrement utile pour les PCB avec des traces de cuivre et précède généralement le processus de soudure.

 Finition de surface PCB

Vous trouvez l'application d'une finition de surface PCB importante pour deux raisons principales.

Ils incluent;

• L'utilisation d'une finition de surface sur une carte de circuit imprimé est utile pour empêcher la corrosion du chemin de la carte conductrice. La corrosion des traces de cuivre se produit en raison du processus d'oxydation.
• Lorsque vous appliquez une finition de surface de PCB, vous constatez qu'elle améliore la capacité de surface de la carte lorsque les composants sont soudés.

Il existe plusieurs options de matériaux à utiliser lors de l'application de la finition de surface du PCB.

Les matériaux utilisés ont des propriétés et des capacités différentes.

Certains des éléments matériels utilisés dans la finition de surface des PCB comprennent l'or, le nickel, l'étain, l'argent et le plomb.

Ces matériaux ont également des procédures d'application différentes tout en offrant des niveaux de soudabilité différents.

Quels sont les facteurs à prendre en compte lors du choix d'une finition de surface de circuit imprimé ?

Le choix de la finition de surface à utiliser sur une carte de circuit imprimé dépend de plusieurs facteurs.

En tant que tel, vous pouvez baser votre choix de finition de surface en tenant compte de chacun des facteurs ci-dessous.

• Le coût d'application d'une finition de surface particulière car certaines finitions sont plus coûteuses que d'autres.
• Par conséquent, la taille et le nombre de planches produites affecteront également votre décision.
• La nature et les propriétés des composants à utiliser sur la carte guideront également votre décision.
• La norme de durabilité attendue de la finition de surface utilisée.
• Les conséquences sur l'environnement résultant de l'utilisation d'une finition de surface de PCB particulière.

Quelles sont certaines des finitions de surface utilisées sur les PCB ?

Il existe de nombreuses options parmi lesquelles choisir lors du choix d'une finition de surface pour votre carte de circuit imprimé.

Certaines des options courantes incluent :

• Les Nivellement de soudure à air chaud (HASL) pouvant contenir du plomb ou exempt d'élément plomb.
• Etain à immersion et argent à immersion.
• Nickel autocatalytique Immersion Or (ENIG)

Comment le nivellement de soudure à air chaud est-il appliqué ?

HASL est une finition de surface composée d'un matériau de soudure comprenant des éléments de plomb et d'étain.

Vous trouvez que cette finition de surface répond aux exigences les moins coûteuses.

De plus, la disponibilité de HASL rend son utilisation populaire.

Finition de surface HASL

Dans le nivellement de soudure à air chaud, la carte de circuit imprimé est baignée dans de la soudure liquéfiée de sorte que les pistes conductrices sont submergées.

Un courant d'air chaud dans une ligne d'action perpendiculaire à la carte est ensuite utilisé pour niveler la soudure.

L'objectif est de répartir uniformément la soudure sur toute la surface de la carte dans une épaisseur égale.

Quels sont les avantages d'utiliser HASL comme finition de surface de PCB ?

Il y a plusieurs avantages à tirer de l'utilisation du nivellement de la soudure à l'air comme finition sur la surface de votre carte de circuit imprimé. Ces avantages comprennent :

• HASL est une alternative peu coûteuse pour la finition de surface des PCB.
• Vous constaterez également qu'en raison de son faible coût, il rend l'utilisation de grandes productions de PCB abordable.
• HASL fournit une surface de soudure fiable pour les composants à plomb et les composants fixés en surface.
• L'utilisation de HASL a résisté à l'épreuve du temps, ce qui en fait la finition la plus mise en œuvre dans l'industrie de la fabrication de PCB.

De quelles manières est l'utilisation de HASL Limited en tant que finition de surface de PCB ?

Bien que le nivellement de la soudure à air chaud soit apprécié à bien des égards, son utilisation est limitée dans les cas suivants.

• HASL contient des éléments de plomb dans sa composition. Le plomb a été identifié comme étant à la fois nocif pour les personnes et pour l'environnement et son utilisation est déconseillée.

Par conséquent, le type de finition de surface HASL est considéré comme non conforme aux recommandations RoHS.

• La procédure de nivellement utilisée dans HASL ne crée pas une surface entièrement plane.

Par conséquent, vous trouvez une disparité d'épaisseur sur la carte, notamment en ce qui concerne les tailles des pastilles de soudure.

De ce fait, la fixation de composants de petites tailles, à pas fin tels que les puces à petit contour, pose problème.

• De plus, lorsque vous fixez des composants avec un pas fin sur cette finition de surface, il existe un risque de formation de ponts.
• Les cartes de circuits imprimés utilisant des interconnexions à haute densité ne sont idéalement pas adaptées à ce type de finition.

Vous trouvez que leurs exigences de connectivité élevées et la finition moins impressionnante de HASL sont incompatibles.

La finition de surface du circuit imprimé de niveau de soudure à l'air chaud peut-elle être fournie sans plomb ?

BIEN QUE vous trouviez que la composition HASL inclut des éléments d'étain et de plomb, parfois le plomb est remplacé par d'autres éléments respectueux de l'environnement.

Le remplacement du plomb est dû à la nature dangereuse de l'élément pour l'environnement et comme une stipulation de l'initiative RoHS.

Il s'ensuit que le plomb peut être remplacé par des éléments tels que le cuivre, le nickel et le germanium.

L'étain est retenu dans cette composition.

De plus, un mélange de plus de trois éléments peut être utilisé dans ce type de soudure.

Le HASL sans plomb est conforme aux idéaux de l'initiative RoHS.

Quels avantages tirent-ils de l'utilisation de HASL sans plomb comme finition de surface de PCB ?

Vous trouvez que l'utilisation de la soudure sans plomb dans le nivellement à air chaud permet d'obtenir les résultats suivants :

• La réponse de la surface au processus de soudure est exceptionnelle permettant une adhérence optimale.
• Vous constatez également que l'HASL sans plomb est beaucoup plus abordable que les autres techniques utilisées dans la finition de surface des PCB.
• De plus, vous pouvez facilement et à moindre coût utiliser HASL sans plomb sur un grand nombre de cartes.
• La réponse d'une finition de surface sans plomb aux changements de température est remarquable.

Existe-t-il des inconvénients associés à l'HASL sans plomb en tant que finition de surface de PCB ?

Oui il y en a.

Vous trouvez que le HASL sans plomb est limité en tant que finition de surface de PCB de la manière suivante :

• Comme HASL contenant du plomb, la surface obtenue n'est pas entièrement lisse. Vous trouverez différentes épaisseurs exposées avec différentes plages de soudure.
• De plus, l'élimination du plomb entraîne une exigence de température accrue pour la préparation de la soudure. Vous trouvez des températures de plus de 250 ^oC requis pour traiter l'HASL sans plomb.
• Le HASL sans plomb offre peu de support pour les petits composants montés en surface. Certains de ces composants incluent ceux avec des pas fins pour les accessoires tels que le réseau de grille à billes.
• Lorsque le HASL sans plomb est utilisé pour des composants avec des pas fins tels que le petit contour, un pontage a tendance à se produire. Le pontage crée des chemins indésirables de flux de charge électrique sur la surface de la carte.

Que sont les revêtements par immersion dans la finition de surface des PCB ?

Les revêtements par immersion sont des finitions de surface utilisées sur les cartes de circuits imprimés en les immergeant dans des états fondus d'éléments particuliers.

La formation du revêtement dépend d'un processus chimique qui se produit pendant la submersion.

Dans ce processus, les ions métalliques de l'élément fondu sont fixés à la surface de la carte.

Les éléments communs utilisés dans le processus d'immersion comprennent l'argent, l'étain et l'or.

Vous trouvez que les revêtements par immersion coûtent plus cher que les techniques de finition ordinaires telles que HASL.

Pourquoi les revêtements par immersion sont-ils préférés aux autres techniques de finition de surface des PCB ?

Bien que les finitions de surface par immersion soient plus chères que les autres finitions de surface de PCB, elles trouvent une utilisation populaire pour diverses raisons.

L'utilisation de revêtements par immersion est influencée par les raisons suivantes :

• Vous obtenez un haut niveau de douceur en utilisant des revêtements par immersion.
• Les finitions de surface en immersion conviennent aux petits composants montés en surface avec des profils fins tels que les petits contours et les matrices de billes.
• L'utilisation de techniques d'immersion pour appliquer une finition de surface est conforme à l'initiative RoHS. Vous trouvez que les composés utilisés dans le processus d'immersion ne contiennent pas de plomb.
• La surface résultant des revêtements par immersion répond favorablement au processus de brasage même lorsqu'il est effectué plusieurs fois.
• Une finition résultant de la technique d'immersion peut tolérer des variations de température dans une large plage sans se déformer.
• Vous pouvez appliquer une nouvelle finition de surface sur un revêtement par immersion au fil du temps sans entraver la fonctionnalité de la carte.

Quels revêtements d'immersion sont utilisés dans la finition de surface des PCB ?

Il existe deux revêtements par immersion couramment utilisés pour les cartes de circuits imprimés.

Vous trouverez de l'étain et de l'argent par immersion appliqués comme finitions de surface de circuits imprimés populaires.

· Étain d'immersion

L'étain par immersion implique la stratification chimique de la trace de cuivre sur une surface de PCB avec des ions d'étain.

Le résultat est la formation d'une seule couche d'étain sur le motif conducteur.

De plus, la surface permet même l'utilisation de cette finition de surface pour les petites pièces jointes.

Vous constatez que l'étain fournit l'exigence la moins coûteuse lorsqu'il est mis en œuvre pour la finition de surface d'immersion.

De plus, bien qu'il puisse prendre en charge de petites pièces jointes, il répond remarquablement bien au processus de soudure.

La finition de surface obtenue grâce à l'étain par immersion n'est pas affectée par les fluctuations de température.

Cependant, vous trouvez que l'étamage par immersion est délicat au toucher et nécessite par conséquent l'utilisation de gants de protection.

De plus, la formation de moustaches est un problème lors de l'utilisation d'une finition de surface à l'étain par immersion.

De plus, les boîtes réagissent durement aux applications de masque de soudure nécessitant un barrage large.

Il s'ensuit que son utilisation avec des masques amovibles est très inefficace.

· Argent d'immersion

Dans l'argent par immersion, un revêtement d'argent est déposé chimiquement sur le motif en cuivre pour former une couche uniforme.

Bien que la compatibilité cuivre-argent soit meilleure que la compatibilité cuivre-étain, l'argent se ternit lorsqu'il est exposé à l'air.

L'emballage des PCB avec revêtement d'argent par immersion doit donc être étanche à l'air.

Lorsqu'il est bien emballé, vous pouvez prendre jusqu'à un an avant d'effectuer le processus de soudure sur le PCB.

Sinon, le processus de soudure doit être effectué dans les vingt-quatre heures.

L'argent d'immersion peut être plaqué d'une couche d'or pour le protéger du ternissement.

En conséquence, le revêtement peut durer plus longtemps que lorsqu'il n'est pas plaqué.

Pourquoi l'étain d'immersion n'est-il pas utilisé comme finition de surface de PCB pour les petits lots de production ?

Alors que l'étain à immersion est couramment utilisé lorsque l'on travaille avec de grands volumes de PCB, son utilisation est limitée dans les petits nombres de cartes.

Un facteur contribuant à cette limitation est le ternissement du revêtement d'étain sur la piste de cuivre conductrice.

Par conséquent, cela affecte la soudabilité au fil du temps.

Finition de surface verte sur PCB

Par conséquent, pour atténuer l'impact du ternissement sur la surface du circuit imprimé, le processus de soudage doit suivre rapidement.

Lorsque la soudure est effectuée sans délai, vous pouvez obtenir de meilleures connexions de soudure.

Etant donné que de grands volumes de PCB sont traités sur des processus à étapes successives, le temps nécessaire entre les processus est réduit.

En conséquence, lorsque le processus de revêtement est finalisé, le processus de soudure suivra.

Les petites productions sont abordées différemment, car elles peuvent être bloquées pour permettre la réalisation de volumes afin d'atténuer les coûts.

Quelles sont les caractéristiques de l'argent d'immersion en tant que finition de surface de PCB ?

L'argent d'immersion a plusieurs caractéristiques qui fonctionnent en sa faveur et en sa défaveur.

Certains des avantages attribués à l'argent par immersion incluent :

• Une finition de surface brillante, lisse et plate.
• L'argent d'immersion fournit une surface de fixation stable pour les petites pièces jointes telles que les petites puces de contour et les matrices de billes.
• Vous pouvez travailler plusieurs fois sur une surface conductrice revêtue d'argent sans affecter les fonctions de la carte.
• La capacité élevée de transfert de charge électrique de l'argent rend ce type de revêtement bien adapté aux applications nécessitant des vitesses élevées.

D'autre part, les appréhensions de l'argent par immersion en tant que finition de surface de PCB incluent :

• Son irritabilité facile lorsqu'il est manipulé nécessite donc des soins pour éviter les infractions de surface.
• L'ameublement des PCB avec de l'argent par immersion comme revêtement de surface nécessite un emballage étanche à l'air, ce qui augmente le coût. De même, les coûts sont augmentés lorsqu'une couche d'or est déposée sur la couche d'argent pour empêcher le ternissement.
• Pour éliminer les coûts supplémentaires causés par le ternissement, le processus de brasage doit être effectué peu de temps après. En tant que tel, il y a peu de temps pour vérifier les autres aspects de la carte après le revêtement et avant le soudage.
• Vous rencontrez des problèmes de compatibilité lorsque vous utilisez des PCB avec une finition de surface d'immersion avec des masques amovibles.

Qu'est-ce que l'ENIG dans la finition de surface du circuit imprimé ?

ENIG est un acronyme pour Electroless Nickel Immersion Gold.

ENIG est une finition de surface composée d'une combinaison nickel-or obtenue respectivement par placage autocatalytique et immersion.

Vous trouvez un excellent résultat de surface avec cette finition de surface attribuée au coût élevé engagé dans sa réalisation.

Le processus ENIG se compose de deux étapes, l'application de nickel et l'immersion d'or.

L'or est appliqué sur le nickel pour l'empêcher de succomber à une réaction avec l'oxygène atmosphérique.

Avant cela, la surface du cuivre est catalysée au palladium avant l'application du nickel.

Une solution convenablement concentrée composée d'ions nickel est utilisée pour appliquer électrolytiquement une couche de nickel sur le motif conducteur.

Pour assurer la formation d'une couche uniforme, la température de la solution et la concentration en nickel sont contrôlées.

La pose d'une couche d'or implique l'utilisation d'une technique d'immersion.

Dans ce cas, la plaque recouverte de nickel est immergée dans une solution fortement concentrée en ions d'or.

Un processus de réduction se produit lorsque les ions d'or dans la solution sont réduits en formant un dépôt métallique sur la surface du nickel.

Le revêtement d'or déposé sur la couche de nickel est réalisé à une épaisseur qui permet au nickel de conserver sa soudabilité.

Cependant, il doit également empêcher l'interaction avec les molécules d'oxygène pour empêcher l'oxydation.

Par conséquent, vous trouvez la nécessité de garder une tolérance étroite.

Pourquoi ENIG est-il préféré aux autres finitions de surface de PCB ?

Bien que l'exécution d'une finition de surface de PCB ENIG soit un processus coûteux, les avantages dérivés de la finition justifient le coût.

 Finition de surface ENIG

Vous trouvez que la préférence d'ENIG par rapport à d'autres finitions de surface pour les PCB est basée sur les motifs suivants :

• Le revêtement ENIG est rigide et résilient avec la capacité de durer longtemps. Par conséquent, vous n'avez pas besoin de retravailler avec cette finition.
• Le niveau de douceur et de régularité obtenu via ENIG est exemplaire, offrant une bonne surface pour la fixation de petits composants.
• Avec les finitions des circuits imprimés ENIG, vous pouvez utiliser des attaches de fil sans interférer avec la qualité.
• Vous trouvez que la finition ENIG a des performances impressionnantes d'anti-oxydation et de soudabilité renforcées par la double utilisation de matériaux d'or et de nickel.
• De plus, vous pouvez utiliser efficacement des fixations de carte avec des contacts réglables sur une surface de carte avec une finition ENIG.
• Les éléments utilisés dans la finition de surface ENIG ne présentent aucun danger connu pour l'environnement, ce qui rend la finition conforme à la réglementation RoHS.

Qu'est-ce qu'un tampon noir sur la finition de surface du circuit imprimé ?

Un tampon noir est une formation indésirable qui se manifeste parfois lorsque l'ENIG est utilisé comme finition de surface.

Un tampon noir résulte d'une fuite de substance à base de soufre contenue dans le masque de soudure à travers le revêtement d'or.

Il s'ensuit que de ce suintement découle la formation d'une couche de phosphore prise en sandwich par les couches de nickel et d'or.

Vous trouvez que cette formation ne peut pas transférer de charge électrique et peut provoquer une isolation électrique.

De plus, cela peut occasionner des fissures sur la surface perturbant la planéité et par conséquent la soudabilité.

Comment l'OSP est-il appliqué en tant que finition de surface de PCB ?

OSP fait référence à un conservateur de soudabilité organique.

Comme son nom l'indique, ce type de finition est organique et à base d'eau.

Vous trouvez que la finition OSP adhère bien à la surface en cuivre offrant une protection efficace contre la corrosion.

De plus, il offre une bonne surface de soudure.

Pour démarrer l'application de l'OSP, la surface en cuivre est nettoyée pour s'assurer qu'elle est exempte de contaminants.

Des agents chimiques sont utilisés dans le processus de nettoyage avant d'être rincés.

Vous pouvez également améliorer l'apparence de la surface de la planche en supprimant les bosses et les nodules.

Un autre processus de rinçage suit l'étape d'amélioration de la surface mais cette fois une solution acide est employée.

Ensuite, le conservateur de soudure organique est appliqué par un mécanisme de convoyeur assurant l'application d'une couche mince.

Vous trouvez que le revêtement résultant a une épaisseur de l'ordre du nanomètre.

Lors de la superposition, une procédure de rinçage spécialisée qui désionise la couche est entreprise.

Enfin, la surface est séchée prête pour le stockage.

Le stockage d'un circuit imprimé avec une finition OSP nécessite des conditions de température et d'humidité idéales.

Les valeurs extrêmes de température et d'humidité affecteront la surface du panneau en provoquant des bris et des trempages.

De plus, les panneaux avec ce type de finition doivent être tenus à l'écart de la lumière directe du soleil.

La finition OSP prend-elle en charge la fixation de petits composants ?

Oui, c'est vrai.

Vous pouvez utiliser la finition OSP lorsque vous cherchez à attacher un petit profil Composants PCB comme les grilles à billes.

De plus, la planéité obtenue par la finition OSP est remarquable.

De plus, sa mouillabilité impressionne sur la capacité à effectuer la procédure de soudage sur le revêtement.

\Composants PCB

Parmi les autres avantages notables découlant de l'utilisation d'OSP, citons le faible coût de mise en œuvre de cette finition et sa simplicité.

En outre, il ne présente aucune menace pour l'environnement en raison de sa teneur en plomb zéro.

Vous trouvez également cette finition tolérante aux cycles thermiques dans certaines plages et peut être appliquée plusieurs fois.

Quelles sont certaines des limites de l'OSP en tant que finition de surface de PCB ?

L'utilisation de la finition OSP a augmenté en raison de son faible coût et de ses caractéristiques écologiques.

Cependant, cette finition de surface de PCB présente quelques inconvénients liés à son utilisation.

• Vous constatez que puisque le processus de revêtement OSP n'est pas effectué chimiquement, il est difficile de déterminer l'épaisseur de la couche.
• De plus, l'utilisation du conservateur de soudure organique est difficile sur les cartes de circuits imprimés avec des trous traversants métallisés.
• En comparant la résistance de la finition OSP avec d'autres finitions de surface, il affiche un score inférieur. Vous le trouvez très réactif au toucher nécessitant une manipulation spécialisée.
• La capacité de la finition OSP à résister à des tests de température répétés est faible. Par conséquent, la soudure ne peut pas être effectuée plusieurs fois.
• La finition OSP a une durée de vie et une durabilité limitées, ce qui décourage les productions et le stockage sur de longues distances.
• Examiner une planche avec une finition OSP pour les défauts est un processus éprouvant.
• Lors de l'application d'une pâte à souder sur un PCB avec une finition OSP, la correction des erreurs d'application peut entraver la fonctionnalité de la carte.

Une finition de surface de PCB peut-elle avoir plusieurs couches ?

Alors que de nombreuses finitions de surface contiennent un ou deux revêtements, la finition ENEPIG met en œuvre trois couches de matière.

ENEPIG est un acronyme pour Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold qui est une finition ENIG avec une couche supplémentaire de palladium.

La finition PCB ne pose aucun dommage imminent à l'environnement en respectant les normes RoHS.

Dans une finition ENEPIG, la couche de palladium est fournie sur la couche de nickel.

Vous constatez que cela empêche la corrosion de la surface du cuivre due aux fuites qui provoquent la formation de coussinets noirs.

Une couche d'or est ensuite appliquée sur la couche de palladium.

L'or offre une résistance à l'oxydation en préservant l'état chimique des éléments en dessous.

L'utilisation de palladium dans la finition ENEPIG permet l'utilisation d'une couche d'or plus fine, ce qui permet d'économiser sur les coûts.

De plus, vous trouvez que cette finition est très résistante avec une durée de vie prolongée.

Vous pouvez également utiliser ENEPIG dans les PCB HDI avec des exigences de vitesse élevées.

Tout aussi splendide à propos de la finition ENEPIG est sa planéité et sa soudabilité.

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