Le circuit imprimé est l'épine dorsale de la majorité des gadgets électroniques que nous utilisons dans notre environnement de plus en plus numérique. Les finitions de surface des PCB sont un processus relativement facile à négliger dans la production de circuits imprimés, mais elles peuvent affecter la fiabilité, la fonctionnalité et la durée de vie du produit final. PCB peut être utilisé avec différents types de finitions de surface PCB. Étant donné la large gamme d'options de finition de surface disponibles, il est essentiel de comprendre leurs rôles et leurs limites distincts. Cet article vous présentera 5 types de finitions de surface PCB, détaillant leurs caractéristiques et différences distinctes et donnant des conseils pour choisir celle qui vous convient le mieux.
Pourquoi les circuits imprimés ont-ils besoin d’une finition de surface ?
La finition de surface d'un circuit imprimé est un revêtement appliqué sur la surface en cuivre des zones exposées et soudables du circuit imprimé. Il s'agit d'un revêtement protecteur qui permet d'augmenter la durée de vie du circuit imprimé. En même temps, il donne une finition plate pour que les composants électroniques puissent être soudés facilement sur la carte. Il est essentiel pour un assemblage réussi du circuit imprimé.
Les performances électriques et la fonctionnalité de la carte sont liées aux finitions de surface du PCB. L'oxydation du cuivre peut entraîner une résistance accrue, une réduction des performances électriques et même une défaillance. De plus, dans certains environnements difficiles comme une humidité élevée, des températures extrêmes et une exposition aux produits chimiques, les finitions de surface du PCB agissent comme une couche protectrice pour garantir le bon fonctionnement du PCB tout au long de sa durée de vie. L'oxydation du cuivre peut entraîner des problèmes d'intégrité du signal, en particulier dans certains PCB haute fréquence et haute vitesse.
Les 5 principaux types de finitions de surface PCB que vous devez connaître
Nous comprenons maintenant la fonction et l'importance des finitions de surface des PCB, qui améliorent la fiabilité et la durabilité générales du PCB. Ensuite, nous détaillerons les 5 meilleures finitions de surface des PCB et expliquerons leurs caractéristiques.
1. Nivellement de soudure à air chaud (HASL)
Le HASL est l'un des types de finition les plus populaires et les plus conventionnels. Le procédé consiste à plonger un circuit imprimé vierge dans de la soudure fondue qui recouvrira le cuivre. L'excédent de soudure est ensuite éliminé à l'aide d'un couteau à air chaud et la surface de la carte est nivelée. La surface n'est pas parfaitement plane et ne convient donc pas aux petits composants qui utilisent la technologie de montage en surface. La soudure est normalement un alliage d'étain et de plomb dans un rapport de 63 % d'étain et 37 % de plomb.
La plupart des lignes HASL sont conçues verticalement afin que le PCB puisse être entièrement immergé dans le bain de soudure. Des lignes horizontales sont également disponibles, la distribution de la soudure ne sera pas affectée par la gravité et l'épaisseur sera plus uniforme.
Avantages du HASL : Abordable, utilisé pour la production de masse, facilement retravaillé, s'adapte aux composants traversants
Disadvantages de HASL: Contient du plomb (ne répond pas aux normes RoHS), surface de soudure inégale, ne convient pas aux petits composants électroniques
LHASL sans tête
Le HASL contient du plomb, une substance toxique nocive pour les personnes et l'environnement. La directive RoHS impose des restrictions strictes sur les produits électroniques contenant du plomb, ce qui a contribué à l'utilisation généralisée des techniques HASL sans plomb. Ces deux technologies sont identiques, la seule différence est que la soudure HASL sans plomb ne contient pas de plomb.
2. Traitement de l'or par immersion au nickel chimique (ENIG)
ENIG est une finition métallique à deux couches. La première couche est un placage au nickel chimique sur cuivre et la deuxième couche est une couche d'or par immersion pour protéger le nickel pendant le stockage et prolonger la durée de conservation.
L'épaisseur du revêtement affecte les performances et la fiabilité du PCB. L'épaisseur de la couche d'or peut avoir un impact sur la soudabilité et la liaison des conducteurs. L'épaisseur de la couche de nickel joue un rôle important dans la prévention de la diffusion de la couche d'or dans le cuivre.
Le nickel résiste bien à l'oxydation à haute température, et donc une bonne connexion électrique entre le composant et le circuit imprimé est maintenue pendant la soudure à haute température.
Quel est Pad Noir dans ENIG?
Les pastilles noires sont un défaut des finitions de surface ENIG qui résulte de la corrosion excessive de la couche de nickel pendant la procédure de placage à l'or. Les surfaces en nickel corrodées peuvent empêcher la formation de joints de soudure, ce qui peut entraîner des problèmes de défaillance des joints de soudure, un problème critique pour la fiabilité des PCB.
Ces finitions de surface PCB ne peuvent pas être retravaillées, nous préférons donc éviter ces problèmes. Un contrôle précis de la température, du pH et de la chimie du bain de nickel peut ainsi maintenir la stabilité de la couche de nickel et réduire le risque de corrosion.
Avantages de l'ENIG: Excellente résistance à la corrosion, Adapté aux composants CMS à pas fin, Conductivité électrique exceptionnelle, Efficacité thermique élevée, Soudabilité exceptionnelle
Désavantages de l'ENIG: Coût élevé, possibilité de défauts de tampon noir, retravaillabilité limitée
ENEPIG Finitions
ENEPIG est un placage au palladium ajouté entre les couches de nickel et d'or pour les séparer et éviter tout contact. Cela résout efficacement l'oxydation de la couche de nickel et évite l'apparition du défaut de plots noirs.
3. Conservateur de soudabilité organique (OSP )
L'OSP est une finition de surface organique dans laquelle les matériaux organiques réagissent avec la surface de cuivre exposée pour former une couche protectrice afin d'empêcher l'oxydation du cuivre. Au cours du processus de soudure qui s'ensuit, le film protecteur organique peut être rapidement éliminé par le flux, puis le cuivre et la soudure fondue peuvent former un joint de soudure solide en peu de temps. Les cartes revêtues d'OSP ont une bonne mouillabilité et sont plus avantageuses en termes de mouillage et de fusion de la soudure, le métal de la soudure se liant plus facilement au PCB ou à l'assemblage électronique. En raison de son prix abordable et de son respect de l'environnement, il est devenu de plus en plus populaire.
Avantages de OSP : Faible coût, bonne soudabilité, respectueux de l'environnement, capacité de mouillage élevée, facile à produire, facile à retravailler
Inconvénients de OSP : Ne convient pas aux PCB PTH, facilement endommagé (film protecteur fin), ne convient pas aux conditions environnementales difficiles
4. Boîte à immersion
L'étain par immersion est un procédé de placage chimique par lequel l'étain est déposé sur le cuivre exposé d'un circuit imprimé. On voit généralement une couche d'étain blanche comme protection pour le cuivre. La surface est plate et lisse et est idéale pour les composants à montage en surface à pas fin. Mais les deux métaux ont une forte affinité l'un pour l'autre et se blottissent l'un contre l'autre. Cela peut entraîner des lignes d'étain qui peuvent provoquer des courts-circuits, affecter négativement les joints de soudure et dégrader les performances du PCB.
Avantages de Boîte à immersion : Rentable, bonne soudabilité, idéal pour les composants à pas fin
Désavantages de l'étain d'immersion : Barbillons d'étain, difficile à retravailler, revêtement par immersion facilement endommagé
5. Immersion Argent
Le processus de dépôt d'une couche d'argent sur la surface nue du cuivre est un processus d'immersion d'argent où le cuivre et l'argent sont interchangés dans une réaction spontanée. Dans l'imprégnation d'argent, certaines substances organiques sont utilisées pour éviter la dissolution et la réduction de l'argent. Revêtement par immersion d'argent pour de bonnes propriétés électriques et une bonne soudabilité dans des environnements à haute température et humides. La conductivité électrique de l'argent par immersion est meilleure que celle de l'OSP. Par rapport à l'ENIG, l'argent a une résistance inférieure à celle de l'or lorsqu'il est utilisé comme surface de contact.
Avantages de l'argent par immersion : Planéité excellente, Adapté aux petits composants, Retravaillable
Inconvénients de l'immersion Argent: A stocker avec précaution, sensible aux composés chlorés et soufrés
Comparaison de 5 finitions de surface
Grâce au tableau comparatif ci-dessus, nous savons qu'il est nécessaire de prendre en compte de nombreux facteurs lors du choix des finitions de surface des PCB. Il s'agit notamment des exigences de performance du produit, du budget, des réglementations et de la technologie d'assemblage.
Dans la plupart des cas, l'ENIG est très performant, mais son coût est relativement élevé. Lorsque le coût n'est pas la principale limitation et que les exigences de performance du produit sont extrêmement élevées, il est probable qu'il s'agisse du premier choix. L'OSP s'est avéré être une solution économique, mais il convient de l'envisager en termes de limitations en termes de performances thermiques, de performances électriques et de durée de conservation. En outre, l'environnement de stockage et la méthode d'emballage affecteront également la durée de conservation réelle du produit final.
Comment choisir la finition de surface parfaite ?
Ci-dessous, nous vous proposerons quelques conseils sur le choix des finitions après un aperçu et une comparaison des cinq finitions de surface PCB mentionnées ci-dessus.
Considérations de coûts
Le choix d'une finition de surface nécessite une combinaison de nombreux facteurs. Elle doit s'adapter au budget de l'ensemble du projet. Cependant, si vous disposez d'un budget plus élevé, ENIG peut être un bon choix, car il augmentera la fiabilité et les performances du PCB. Si le budget est limité, une autre option peut être une alternative sans compromettre les exigences de performances.
Durabilité et Fiabilité
Il protège le cuivre de l'oxydation et agit comme une surface plane pour faciliter l'assemblage des composants. Pour les performances et la durée de vie attendues du PCB, nous devons choisir des finitions de surface PCB appropriées pour garantir le fonctionnement du PCB. Bien entendu, ENIG est plus durable et plus fiable.
Facteurs environnementaux
Un autre élément important pour déterminer les performances des PCB est l'environnement de travail. Nous devons désormais prendre en compte des facteurs tels que la température, l'humidité et l'éventuelle exposition à des produits chimiques. Dans les environnements difficiles, les finitions de surface des PCB doivent tenir compte des exigences de performances réelles et des influences environnementales lors de la sélection des finitions pour améliorer la fiabilité et la durabilité.
Les exigences de conformité
Il existe trois réglementations concernant la qualité et la sécurité des produits électroniques : RoHS, REACH et les normes IPC. Les fabricants doivent s'assurer que leurs articles sont conformes à ces règles. La directive RoHS restreint sévèrement l'utilisation de matières dangereuses, telles que le plomb. Par conséquent, vous devez vous assurer que HASL n'est pas conforme à cette norme.
Dernières pensées
Le choix des finitions de surface des PCB est l'une des décisions les plus importantes lors du choix de votre PCB. Cependant, une fois que vous aurez comparé les cinq types de finitions de surface, vous comprendrez mieux quelle finition de surface vous choisirez afin d'améliorer la fiabilité du produit et de répondre aux exigences du projet. Le développement ultérieur de la technologie fera que les finitions de surface des PCB joueront un rôle de plus en plus important afin que les produits électroniques de notre vie soient développés en produits électroniques fiables, efficaces et de haute qualité.
