Dans les produits électroniques, les circuits imprimés (PCB) sont comme le système nerveux, reliant différents composants électroniques. Le traitement de surface des PCB affecte non seulement leurs performances, mais aussi leur stabilité et leur durée de vie. Aujourd’hui, nous allons examiner de plus près les procédés de traitement de surface des PCB.
Pourquoi un traitement de surface des PCB ?
Les PCB sont principalement composés de cuivre, qui s’oxyde facilement à l’air, formant de l’oxyde de cuivre. L’oxyde de cuivre affecte non seulement la soudabilité du PCB, mais réduit également sa conductivité et sa fiabilité. Par conséquent, pour protéger la couche de cuivre et améliorer les performances du PCB, un traitement de surface est nécessaire.
Procédés courants de traitement de surface des PCB
- Planage à l’air chaud (HASL)
Le planage à l’air chaud, également appelé planage de soudure à l’air chaud, est un procédé de traitement de surface relativement traditionnel. Il s’agit d’immerger le circuit imprimé dans une soudure étain-plomb fondue, puis d’utiliser de l’air comprimé chauffé pour aplanir la soudure et former ainsi un revêtement uniforme à la surface du circuit imprimé. Ce procédé peut être divisé en deux méthodes : verticale et horizontale. La méthode horizontale est généralement préférée car elle produit un revêtement plus uniforme et est automatisable.
- Revêtement organique (OSP)
Le procédé de revêtement organique consiste à former chimiquement un film organique sur une surface de cuivre propre et nue. Ce film résiste à l’oxydation, aux chocs thermiques et à l’humidité, protégeant ainsi la surface du cuivre de la rouille en conditions normales. Il peut également être facilement éliminé par flux lors des soudures à haute température, ce qui facilite le soudage.
- Nickel chimique/Or par immersion (ENIG)
Le nickel chimique/or par immersion (ENIG) recouvre la surface du cuivre d’un épais alliage nickel-or conducteur, assurant ainsi une protection durable du circuit imprimé. La fonction principale du nickelage est d’empêcher l’interdiffusion entre l’or et le cuivre. Sans cette barrière de nickel, l’or se diffuserait dans le cuivre en quelques heures. De plus, le nickel renforce la résistance du revêtement, contrôle la dilatation dans la direction Z à haute température et empêche la dissolution du cuivre, facilitant ainsi la soudure sans plomb.
- Argent par immersion (ENIG)
Le procédé ENIG se situe entre l’OSP et le nickel chimique/or par immersion. Il forme un revêtement d’argent pur d’une épaisseur proche du submicron sur la surface du circuit imprimé par une réaction de remplacement. Des matières organiques sont parfois incorporées au procédé d’argent par immersion, principalement pour prévenir la corrosion et limiter la migration de l’argent.
- Étamage par immersion
L’étamage par immersion utilise une réaction chimique de remplacement pour recouvrir la surface en cuivre d’un circuit imprimé d’une couche d’étain. Comme toutes les soudures actuelles sont à base d’étain, la couche d’étain est compatible avec tout type de soudure. Auparavant, des barbes d’étain étaient susceptibles de se former sur les circuits imprimés après l’étamage par immersion. Lors du soudage, ces barbes et la migration de l’étain posaient des problèmes de fiabilité, limitant ainsi l’application de l’étamage par immersion. Plus tard, des additifs organiques ont été ajoutés à la solution d’étain par immersion, créant ainsi une couche d’étain granulaire. Cette solution permet de surmonter ces problèmes tout en offrant une excellente stabilité thermique et une excellente soudabilité.
Comment choisir un traitement de surface pour PCB
Le choix du traitement de surface approprié pour un PCB nécessite une prise en compte approfondie de plusieurs facteurs :
- Scénario d’application :
Les exigences de performance des PCB varient selon les produits électroniques. Par exemple, les produits électroniques haut de gamme, tels que les téléphones portables et les ordinateurs, requièrent généralement une planéité, une soudabilité et des performances électriques élevées, et peuvent opter pour un nickelage autocatalytique ou un placage à l’or par immersion. Les appareils électroniques grand public, comme les petits appareils numériques, sont plus sensibles au coût et peuvent opter pour un planage à l’air chaud ou un placage à l’étain par immersion.
- Coût :
Les coûts des différents procédés de traitement de surface varient considérablement. Le planage à l’air chaud est relativement faible, tandis que les procédés tels que le nickelage autocatalytique/le placage à l’or par immersion et le placage autocatalytique nickel-or sont relativement coûteux. Le choix d’un traitement de surface doit tenir compte du prix du produit et de la demande du marché.
- Exigences environnementales :
Avec une sensibilisation mondiale croissante aux questions environnementales, les exigences environnementales telles que l’absence de plomb et d’halogène deviennent des normes industrielles. Par conséquent, lors du choix d’un procédé de traitement de surface, il est important de vérifier sa conformité aux réglementations environnementales en vigueur et aux exigences des clients. Par exemple, le planage à l’air chaud avec une soudure au plomb ne répond pas aux exigences environnementales, tandis que des procédés tels que le revêtement organique, l’argenture par immersion et l’étain par immersion sont relativement plus respectueux de l’environnement.
- Soudabilité :
Si le produit nécessite un soudage important, il est important de choisir un procédé offrant une bonne soudabilité, comme le nivellement à l’air chaud ou l’étamage par immersion. Le revêtement organique, en revanche, nécessite un retrait du revêtement avant le soudage et peut ne pas convenir au soudage à grande échelle.
- Conditions et durée de stockage :
Si les circuits imprimés doivent être stockés dans des environnements difficiles pendant de longues périodes, il est conseillé de choisir un procédé offrant une bonne résistance à la corrosion et une longue durée de conservation, comme le nickelage autocatalytique ou l’orage par immersion. L’OSP, en revanche, a une durée de conservation plus courte et n’est pas adapté au stockage à long terme.
Il existe de nombreux procédés de traitement de surface des circuits imprimés, chacun présentant ses propres avantages, inconvénients et applications. Dans les applications pratiques, il est nécessaire de prendre en compte divers facteurs en fonction des besoins spécifiques pour sélectionner le processus de traitement de surface le plus approprié pour garantir les performances du PCB et la qualité du produit électronique.
