Introduction et comparaison du revêtement de surface dans le processus de fabrication des PCB

Lorsque vous quittez une commande de PCB (cartes de circuits imprimées), vous devez prendre des articles, notamment le matériau du substrat PCB, le masque à souder, l'écran à soigneux, la finition de surface, la taille de la carte et l'épaisseur, l'épaisseur de cuivre, les vias aveugles et enfouis, le placage à travers, SMT, Panneaux, tolérances, etc. En considération avant la fabrication réelle de vos cartes de circuits imprimées. Parmi ces éléments, la sélection de la finition de surface appartient à la première classe car la finition de surface joue un rôle extrêmement important dans la contribution à la fiabilité des produits électroniques. Comme la couche de cuivre sur les PCB peut être facilement oxydée, la couche d'oxydation du cuivre générée réduira sérieusement la qualité du soudage, ce qui diminuera la fiabilité et la validité des produits finaux. La finition de surface est conductrice pour empêcher les coussinets d'oxydation et garantir une excellente soudabilité et des performances électriques.

La finition de surface, ou revêtement de surface, est l'étape la plus importante du processus entre la fabrication de PCB et l'assemblage de PCB avec deux fonctions principales, dont l'une consiste à préserver les circuits de cuivre exposés et dont l'autre est de fournir une surface soudable lors de la soudure des composants à le PCB. Comme le montre la figure 1, la finition de surface est située à la couche la plus externe de PCB et au-dessus du cuivre, jouant un rôle de "manteau" pour le cuivre.

Types de finition de surface
Fondamentalement, il existe deux principaux types de finitions de surface: métalliques et organiques. Hasl, Enig / enepig, l'or à immersion et l'étain d'immersion appartiennent tous à des finitions de surface métalliques tandis que l'OSP et l'encre de carbone appartiennent à la finition de surface organique.

• HASL (nivellement de la soudure d'air chaud)

HASL est un type de finition de surface conventionnel appliqué sur les PCB. Le PCB est généralement plongé dans un bain de soudure foncière afin que toutes les surfaces de cuivre exposées soient recouvertes de soudure. La soudure supplémentaire est supprimée en passant le PCB entre les couteaux d'air chaud. Habituellement, Hasl suit la procédure comme la description de la figure 2 ci-dessous:

Avantages de la finition de surface Hasl
• Excellent mouillage pendant la soudure des composants;

• Corrosion en cuivre évitée;

Inconvénients de la finition de surface Hasl

• La faible planarité sur les niveleurs verticaux conduit HASL inacceptable pour les composants de pas fins;

• La contrainte thermique élevée pendant le processus provoque des défauts dans la carte de circuit imprimé;

Afin de se conformer aux réglementations concernant la protection de l'environnement, HASL se développe en deux sous-catégories: le plomb HASL et le HASL sans plomb. Ce dernier s'adresse aux réglementations et aux lois des ROH (restrictions des substances dangereuses) adoptées pour la première fois par l'UE.

• Enig et Enepig

Enig, abréviation de l'or d'immersion nickel électrolaire, se compose d'un placage de nickel électrolaire recouvert d'une fine couche d'or à immersion, qui protège le nickel de l'oxydation. Enepig, également connu sous le nom d'or à immersion électronique de nickel au nickel, diffère de l'énig en ce qu'une couche de palladium est appliquée comme couche de résistance pour empêcher le nickel de l'oxydation et de la diffusion à la couche de cuivre. Par rapport à d'autres types de finitions de surface, ENIG et ENEPIG offrent la plus élevée de soudabilité pour les PCB, mais le coût est beaucoup plus élevé. La différence entre les processus de fabrication de ENIG et ENEPIG peut être trouvée dans la figure 3 ci-dessous.

L'étape de nickel électronique est un processus auto-catalytique qui implique de déposer du nickel sur la surface de cuivre catalysée par le palladium. L'agent réducteur contenant des ions nickel doit être reconstitué afin de fournir une concentration appropriée, une température et des degrés acides nécessaires pour créer un revêtement cohérent. Pendant l'étape d'or à immersion, l'or adhère aux zones plaquées nickel par échange moléculaire, qui protégera le nickel jusqu'au processus de soudure. L'épaisseur d'or doit répondre à certaines tolérances pour garantir que le nickel maintient sa soudabilité.

Enig et Enepig ont respectivement leurs propres avantages et inconvénients. Par exemple, ENIG présente une surface plate, un mécanisme de processus simple et une résistance à haute température tandis qu'Enepig est capable de résister à d'excellents cycles de reflux multiples et dispose d'une capacité de liaison filaire très fiable. Sur la base de la comparaison entre ENIG et ENEPIG, ils peuvent être appliqués dans différentes applications à différentes fins. ENIG convient au soudage sans plomb, SMT (technologie montée surface), paquet BGA (tableau de grille de balle), etc. tandis que Enepig est capable de répondre aux exigences strictes de plusieurs types de packages, y compris la technologie à travers le trous), SMT, BGA , Bondage métallique, appuyez sur Fit, etc.

• Imag (Immersion Silver)

L'image se compose d'un placage d'argent à immersion mince sur les traces de cuivre. Habituellement, l'image suit la procédure ci-dessous:

Avantages de la finition de surface d'image
• Surface plane
• Cycle de processus court et facile
• Peu coûteux
• Haute conductivité
• Bon pour le produit de pitch fin
• Joint de soudure en cuivre / étain
• Redirection
• Ne pas affecter la taille du trou

Inconvénients de la finition de surface IMM

• Tarnish

• Migration d'argent

• micro-vides planaires

• Corrosion de fluage

L'image est un bon type de finition de surface pour le soudage et les tests. La corrosion de fluage est sa principale faiblesse.

• IMSN (étain d'immersion)

L'IMSN est principalement le même que l'imag, sauf que l'étain est utilisé dans IMSN tandis que l'argent est utilisé dans l'imag. En ce qui concerne les avantages de l'IMSN, il fournit une finition extrêmement plane sur les tampons en cuivre, ce qui le rend très adapté aux applications SMT. En outre, IMSN fournit une surface facilement détectable par des techniques d'inspection optique automatisées courantes.

• OSP (conservateurs de soudabilité organique)

L'OSP est un type de finition de surface avec un matériau organique transparent a participé. Il utilise un composé organique à base d'eau qui se lie sélectivement en cuivre et protège le cuivre jusqu'à la soudure. Habituellement, l'OSP suit le processus comme suit:

Avantages de la finition de surface OSP

• Flat / planaire

• Cycle de processus court et facile

• Peu coûteux

• Redirection

• Ne pas affecter la taille du trou fini

• Joint de soudure en cuivre / étain

Inconvénients de la finition de la surface OSP

• Reflows multiples

• durée de conservation limitée

• Pas conducteur

• Difficile à inspecter

• Cycles thermiques limités

La description ci-dessus ne parvient pas à expliquer quoi que ce soit concernant l'OSP. Vous pouvez vous référer à l'article des choses que vous savez à peine sur OSP pour obtenir plus de détails sur la technologie de finition OSP de surface.

En résumé, chaque type présente ses propres avantages et inconvénients. Vous devez sélectionner la finition de surface la mieux ajustée en fonction des objectifs d'utilisation de votre produit électronique, des exigences de performance, du coût, de la résistance à la corrosion, des TIC (test en circuit), du remplissage des trous, etc. Plus il y a d'articles pris en considération pendant la sélection, le Plus précis, votre conclusion sera.

La comparaison de ces types de finitions de surface, d'une manière générale, en termes de coût, IMAG et OSP sont les plus peu coûteuses tandis que Enig est le plus coûteux. En termes de résistance à la corrosion, HASL et IMSN ont la meilleure capacité de résistance à la corrosion tandis que l'imagme a le pire. En termes de TIC, seul OSP est le pire tandis que d'autres sont tout aussi bons. En termes de remplissage de trous, Hasl et Enig sont meilleurs que les autres types.

Sélection de finition de surface
La sélection de la finition de surface sur les PCB est l'étape la plus importante pour la fabrication des PCB, car elle influence directement les rendements du processus, les nombres de retravail, le taux de défaillance du champ, la capacité de test, le taux de ferraille et le coût. Toutes les considérations importantes concernant l'assemblage doivent être prises dans la sélection de finition de surface afin d'assurer la haute qualité et les performances des produits finaux.

Dans le processus d'assemblage des PCB, les personnes ayant des positions différentes ont des opinions différentes sur la façon de sélectionner la finition de surface. La figure 6 montre quelques idées:

Apparemment, les personnes ayant des positions différentes ont des normes de sélection différentes. Quel que soit le type sélectionné, il ne répond qu'aux exigences et à la commodité des personnes ayant peu de considérations sur la qualité, les performances et la fiabilité des PCB et de l'assemblage des PCB.

Sur la base de l'introduction de chaque type de finition de surface ci-dessus, certains attributs sont les éléments les plus importants en tant que norme de sélection. Le tableau ci-dessous montre les attributs que chaque type de finition de surface a et n'a pas. En fonction des exigences et des caractéristiques spécifiques des produits PCB, vous pouvez suivre ce tableau pour sélectionner l'option de finition de surface parfaite.

Dans l'ensemble, comme pour le type de sélection de finition de surface, un type optimal doit être sélectionné et de nombreuses fonctions peuvent être accomplies. Chaque type de finition de surface présente ses propres avantages et inconvénients. Mais ne t'inquiète pas. Il y a quelques astuces d'ingénierie comme solutions aux problèmes causés par les inconvénients de la finition de surface. Par exemple, en ce qui concerne l'inconvénient que l'OSP a une force de mouillage plus faible, certaines solutions sont disponibles, telles que l'évolution du placage de la soudabilité des planches ou l'alliage de soudure d'onde, l'augmentation du préchauffage supérieur, etc. pour obtenir des performances idéales.

De nos jours, les problèmes d'environnement sont devenus de plus en plus importants dans les domaines électroniques. Afin de retenir les substances dangereuses générées, ROHS est publié par l'UE. ROHS, également connu sous le nom de plomb, signifie restriction des substances dangereuses. ROHS, également connu sous le nom de Directive 2002/95 / CE, est originaire de l'Union européenne et restreint l'utilisation de six matières dangereuses trouvées dans les produits électriques et électroniques. Tous les produits applicables sur le marché de l'UE après le 1er juillet 2006 doivent passer la conformité ROHS. ROHS a un impact sur l'ensemble de l'industrie de l'électronique et de nombreux produits électriques. Ainsi, les finitions de surface avec une soudure sans plomb auront plus de followers à l'avenir.

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