L'objectif premier du traitement de surface des circuits imprimés est d'assurer une bonne soudabilité ou de bonnes propriétés électriques. Le cuivre étant naturellement présent sous forme d'oxydes dans l'air, il est peu probable qu'il conserve longtemps sa forme d'origine ; il doit donc être traité au cuivre.
Il existe de nombreux procédés de traitement de surface des circuits imprimés. Les plus courants sont les couches plates, les agents de protection organiques soudés (OSP), l'or nickelé sur toute la surface, les couches Shen Jin, Shenxi, Shenyin, le nickel chimique, l'or et l'or dur électrolytique. Symptômes.
1. L'air chaud est plat (aérosol)
Le processus général du processus de nivellement à air chaud est le suivant : micro-érosion → préchauffage → soudage par revêtement → pulvérisation d'étain → nettoyage.
L'air chaud est plat, également appelé soudage à l'air chaud (communément appelé projection d'étain). Ce procédé consiste à appliquer un revêtement d'étain (plomb) fondu sur la surface du circuit imprimé et à utiliser la chaleur pour comprimer l'air de rectification (soufflage) afin de former une couche anti-oxydation du cuivre. Il permet également d'obtenir des couches de revêtement soudables. L'ensemble de la soudure et le cuivre de l'air chaud forment un composé interductif cuivre-étain. Le circuit imprimé est généralement plongé dans l'eau de fusion soudée ; le couteau à air souffle le liquide soudé à plat avant la soudure.
Le niveau de vent thermique est divisé en deux types : vertical et horizontal. Le type horizontal est généralement considéré comme le meilleur. La couche de rectification d'air chaud horizontale est relativement uniforme, ce qui permet une production automatisée.
Avantages : temps de stockage plus long ; une fois le PCB terminé, la surface du cuivre est complètement humide (l'étain est complètement recouvert avant le soudage) ; adapté au soudage au plomb ; processus mature, faible coût, adapté à l'inspection visuelle et aux tests électriques
Inconvénients : Ne convient pas à la liaison de lignes ; en raison du problème de planéité de la surface, la CMS présente également des limitations ; ne convient pas à la conception d'interrupteurs de contact. La pulvérisation d'étain dissout le cuivre et la carte est soumise à des températures élevées. Sur les plaques épaisses ou fines, la pulvérisation d'étain est limitée et la production est peu pratique.
2, protecteur de soudabilité organique (OSP)
Le processus général est le suivant : dégraissage -> micro-gravure -> décapage -> nettoyage à l'eau pure -> revêtement organique -> nettoyage, et le contrôle du processus est relativement simple pour montrer le processus de traitement.
L'OSP est un procédé de traitement de surface des feuilles de cuivre des circuits imprimés (PCB), conforme aux exigences de la directive RoHS. OSP est l'abréviation de « Organic Solderability Preservatives », également connu sous le nom de Preflux. En termes simples, l'OSP est un film organique déposé chimiquement sur une surface de cuivre propre et nue. Ce film possède des propriétés antioxydantes, résistantes aux chocs thermiques et à l'humidité, protégeant ainsi la surface du cuivre contre la rouille (oxydation, vulcanisation, etc.) en conditions normales. Cependant, lors du soudage ultérieur à haute température, ce film protecteur doit être facilement éliminé par le flux, afin que la surface de cuivre propre exposée puisse être immédiatement fusionnée à la brasure fondue et former un joint de brasure solide.
Avantages : Le procédé est simple, la surface est très plane et convient au soudage sans plomb et à la CMS. Facile à retoucher, pratique à produire et adapté aux lignes horizontales. Le panneau est adapté à de multiples usinages (par exemple, OSP + ENIG). Faible coût et respect de l'environnement.
Inconvénients : limitation du nombre de soudures par refusion (plusieurs soudures épaisses, le film sera détruit, deux fois sans problème). Inadapté au sertissage et à la reliure par fil. La détection visuelle et électrique est peu pratique. Une protection au gaz N2 est requise pour la CMS. La reprise de la CMS n'est pas adaptée. Exigences de stockage élevées.
3, toute la plaque plaquée nickel or
Le nickelage électrolytique consiste à recouvrir la surface conductrice du circuit imprimé d'une couche de nickel, puis d'une couche d'or. Le nickelage sert principalement à empêcher la diffusion entre l'or et le cuivre. Il existe deux types de nickelage électrolytique : le nickelage doux (or pur, dont la surface n'est pas brillante) et le nickelage dur (surface lisse et dure, résistante à l'usure, contenant d'autres éléments comme le cobalt, dont la surface est plus brillante). L'or doux est principalement utilisé pour l'encapsulation des puces électroniques et les fils d'or ; l'or dur est principalement utilisé pour les interconnexions électriques non soudées.
Avantages : Longue durée de conservation > 12 mois. Convient à la conception d'interrupteurs de contact et à la reliure de fils d'or. Convient aux tests électriques.
Faiblesse : Coût plus élevé, or plus épais. Les doigts électrolytiques nécessitent une conduction de fil supplémentaire. L'épaisseur de l'or n'étant pas uniforme, une application au soudage peut fragiliser le joint de soudure, ce qui affecte sa résistance. Problème d'uniformité de la surface électrolytique. Le nickel-or électrolytique ne recouvre pas le bord du fil. Ne convient pas au soudage de fils d'aluminium.
4. Couler de l'or
Le processus général est le suivant : décapage-nettoyage –> micro-corrosion –> prélixiviation –> activation –> nickelage autocatalytique –> lixiviation chimique de l'or ; Il y a 6 réservoirs chimiques dans le processus, impliquant près de 100 types de produits chimiques, et le processus est plus complexe.
L'or coulé est enveloppé d'un épais alliage nickel-or électriquement performant sur la surface en cuivre, ce qui permet de protéger durablement le circuit imprimé. De plus, il présente une tolérance environnementale que les autres procédés de traitement de surface ne possèdent pas. De plus, l'or coulé empêche la dissolution du cuivre, favorisant ainsi un assemblage sans plomb.
Avantages : résistant à l'oxydation, longue durée de conservation, surface plane, convient au soudage de broches à faible écartement et de composants à petites soudures. Idéal pour les circuits imprimés avec boutons (comme les cartes de téléphone portable). Le soudage par refusion peut être répété plusieurs fois sans perte importante de soudabilité. Il peut être utilisé comme matériau de base pour le câblage COB (Chip On Board).
Inconvénients : coût élevé, faible résistance au soudage, car l'utilisation d'un procédé de nickelage non électrolytique peut entraîner des problèmes de disque noir. La couche de nickel s'oxyde avec le temps, ce qui compromet la fiabilité à long terme.
5. Étain coulant
Comme toutes les soudures actuelles sont à base d'étain, la couche d'étain peut être adaptée à tout type de soudure. Le procédé d'enrobage de l'étain permet de former des composés intermétalliques cuivre-étain plats, ce qui lui confère la même soudabilité que le planage à l'air chaud, sans les inconvénients du planage à l'air chaud. La plaque d'étain ne peut pas être stockée trop longtemps et l'assemblage doit être effectué dans l'ordre d'enrobage.
Avantages : Convient à la production en ligne horizontale. Convient à l'usinage fin, au soudage sans plomb et particulièrement au sertissage. Excellente planéité, convient au CMS.
Inconvénients : De bonnes conditions de stockage sont nécessaires, de préférence pas plus de 6 mois, pour contrôler la formation de barbes d'étain. Ne convient pas à la conception d'interrupteurs de contact. Lors de la production, le film de résistance de soudage est traité à haute température, sinon il risque de se détacher. Pour les soudages multiples, une protection au gaz N2 est optimale. La mesure électrique pose également problème.
6. Argent coulant
Le procédé d'argenture se situe entre le revêtement organique et le placage autocatalytique au nickel/or. Il est relativement simple et rapide. Même exposé à la chaleur, à l'humidité et à la pollution, l'argent conserve une bonne soudabilité, mais perd son éclat. L'argenture n'offre pas la même résistance physique que le nickelage autocatalytique/or, car elle ne contient pas de nickel.
Avantages : Procédé simple, adapté au soudage sans plomb et à la CMS. Surface très plane, faible coût, adapté aux lignes très fines.
Inconvénients : Stockage important, pollution aisée. La résistance du soudage est sujette à des problèmes (problème de microcavités). L'électromigration et le phénomène de morsure Javani du cuivre sous le film de résistance de soudage sont fréquents. Les mesures électriques posent également problème.
7, nickel palladium chimique
Comparé à la précipitation de l'or, une couche supplémentaire de palladium se trouve entre le nickel et l'or. Le palladium peut prévenir la corrosion provoquée par la réaction de substitution et préparer pleinement la précipitation de l'or. L'or est étroitement enrobé de palladium, offrant une excellente surface de contact.
Avantages : Convient au soudage sans plomb. Surface très plane, idéale pour la CMS. Les trous traversants peuvent également être en nickel-or. Longue durée de stockage, conditions de stockage peu difficiles. Convient aux tests électriques. Convient à la conception de contacts d'interrupteur. Convient à la liaison de fils d'aluminium, aux tôles épaisses et à la résistance aux agressions environnementales.
8. Galvanoplastie de l'or dur
Afin d'améliorer la résistance à l'usure du produit, augmentez le nombre d'insertions et de retraits et galvanoplastie de l'or dur.
Les changements dans le procédé de traitement de surface des PCB ne sont pas très importants et semblent relativement lointains. Il convient toutefois de noter que des évolutions lentes et à long terme entraîneront des changements majeurs. Face aux exigences croissantes en matière de protection de l'environnement, le procédé de traitement de surface des PCB sera sans aucun doute amené à évoluer radicalement à l'avenir.
Date de publication : 05/07/2023
