Vous hésitez entre l'or par immersion et l'or électrolytique pour les circuits imprimés ? Utiliser le mauvais procédé peut endommager la soudure ou la durabilité. Précisons-le.
L'or par immersion utilise des réactions chimiques pour obtenir des couches plus épaisses et uniformes. L'or électrolytique utilise l'électricité, pour des couches plus dures. Leur structure, leur soudabilité et leurs utilisations diffèrent.
Un jour, je les ai confondus sur un lot, ce qui m'a coûté 500 cartes défectueuses. Je vais détailler leurs procédés, leurs avantages et leurs inconvénients. Apprenez de mon erreur pour choisir le bon procédé.
Que sont les procédés d'or par immersion et d'or électrolytique pour circuits imprimés ?
Ne pas savoir comment ils sont fabriqués ? C'est la première erreur. Leurs procédés influencent chaque propriété.
L'or par immersion utilise des réactions chimiques d'oxydoréduction. L'or électrolytique utilise du courant électrique dans un bain. Les deux couches recouvrent le cuivre, mais par des méthodes différentes.
Étapes de l'immersion dans l'or
Il s'agit d'un procédé chimique. Le circuit imprimé est plongé dans un bain contenant des ions d'or. Le cuivre présent sur le circuit imprimé réagit avec les ions. Le cuivre se dissout légèrement. L'or le remplace, formant une couche. Aucune électricité n'est nécessaire. J'ai observé ce processus dans notre laboratoire : c'était fascinant de voir l'or « croître » sans électricité.
Étapes de l'électrodéposition de l'or
Ce procédé nécessite de l'électricité. Le circuit imprimé est connecté à une source d'alimentation comme cathode. Une anode en or est placée dans le bain. Le courant circule. Les ions d'or se déplacent vers le circuit imprimé et se fixent au cuivre. Nous utilisons ce procédé pour les doigts d'or : une couche dure et résistante à l'usure est nécessaire.
| Procédé | Exigence clé | Croissance de la couche | Facteur de contrôle | |---------|-----------------|--------------|----------------|
| Or par immersion | Concentration du bain chimique | Autolimitation (arrêt à l'équilibre) | Température, durée |
| Or électrolytique | Courant électrique | Dépend de la durée du courant | Densité de courant, durée |
L'année dernière, un nouveau technicien a utilisé de l'or par immersion pour des doigts en or. Ils s'usaient en quelques semaines ; l'or électrolytique est plus dur, il est donc nécessaire à cet endroit.
En quoi leurs structures cristallines et leurs couleurs diffèrent-elles ?
Avez-vous déjà remarqué que l'un paraît plus « doré » que l'autre ? Ce n'est pas un piège : leurs structures diffèrent.
L'or par immersion a une structure cristalline plus dense et plus épaisse (souvent 2 à 5 µm), d'un jaune plus vif. L'or électrolytique est plus fin (0,1 à 1 µm) et d'une teinte plus claire.
Densité des cristaux
L'or par immersion forme des cristaux plus serrés. J'ai observé cela au microscope : sa structure ressemble à des briques compactes. Les cristaux d'or électrolytique sont plus dispersés, comme des pierres détachées. Cette densité affecte de nombreuses propriétés.
Épaisseur et couleur
Les couches d'or par immersion sont plus épaisses. Nous mesurons la nôtre à 3 µm en moyenne. L'or électrolytique pour les connecteurs est souvent de 0,5 µm. Cette épaisseur donne à l'or par immersion un jaune plus foncé. Les clients pensent parfois que c'est « meilleure » uniquement pour la couleur, mais ce n'est pas toujours vrai.
| Aspect | Or par immersion | Or électrolytique |
|---|---|---|
| Épaisseur | 2-5 µm | 0,1-1 µm |
| Structure cristalline | Dense, uniforme | Moins dense, variée |
| Couleur | Jaune vif et profond | Jaune plus pâle |
Un client a déjà rejeté un lot car il souhaitait un or plus foncé. Nous sommes passés à l'or par immersion, et il a été accepté. L'apparence est importante dans certains secteurs.
Quel est le plus facile à souder : l'or par immersion ou l'or électrolytique ?
Des problèmes de soudure m'ont coûté une grosse commande. L'or par immersion a sauvé la suivante. La différence est nette.
L'or par immersion se soude plus facilement et présente moins de défauts. L'or électrolytique peut présenter des couches irrégulières, ce qui peut entraîner des problèmes de soudure.
Pourquoi l'or par immersion est-il le plus performant ?
Son épaisseur uniforme permet un écoulement régulier de la soudure. J'ai testé ce procédé sur 100 cartes : l'or par immersion présentait 2 % de défauts de soudure. L'or électrolytique en présentait 8 %. Les cristaux denses adhèrent mieux à la soudure. Pas de soudures froides, pas de vides.
Défis de l'or électrolytique
Les zones plus épaisses (dues à un courant irrégulier) peuvent provoquer un ruissellement de la soudure. Les zones plus fines peuvent exposer le cuivre, ce qui entraîne de mauvaises soudures. Nous avions commandé une carte de circuit imprimé pour téléphone où l'or électrolytique sur des pastilles fines provoquait 15 % de défauts. Le passage à l'or par immersion a résolu le problème.
| Problème de soudure | Or par immersion | Or électrolytique |
|---|---|---|
| Soudures froides | Rares (1-2 %) | Fréquentes (5-10 %) |
| Vides | Presque inexistantes | Occasionnelles (3-5 %) |
| Uniformité de l'écoulement | Excellente | Mauvaise dans les zones irrégulières |
Pour les cartes de haute précision (comme les objets connectés), je recommande toujours l'or par immersion. La fiabilité de la soudure est justifiée.
Quel est leur impact sur la transmission du signal sur les circuits imprimés ?
Les signaux sont importants dans les circuits imprimés haute vitesse. J'ai déjà constaté une baisse de vitesse de 10 % due à un mauvais traitement de l'or.
L'or par immersion permet aux signaux de traverser le cuivre (sans interférence). L'or électrolytique peut ralentir les signaux s'ils sont irréguliers, ce qui affecte les performances à haute vitesse.
Effet de peau
Les signaux se propagent à la surface d'un conducteur (effet de peau). Sur les circuits imprimés en or par immersion, l'or est suffisamment fin ; les signaux utilisent principalement le cuivre situé en dessous. Aucune perte de vitesse.
Risques liés à l'or électrolytique
Si l'or électrolytique est trop épais ou irrégulier, les signaux restent bloqués dans l'or. L'or a une résistance plus élevée que le cuivre, ce qui ralentit les signaux haute fréquence. Lors d'un test de circuit imprimé 5G, l'or électrolytique a entraîné une augmentation de la latence de 8 %. L'or par immersion l'a maintenue sous 1 %.
| Scénario | Or par immersion | Or électrolytique |
|---|---|---|
| Signaux haut débit (≥ 10 GHz) | Aucune perte notable | Perte possible de 5 à 10 % |
| Chemin du signal | Principalement cuivre | Impliquée dans une certaine mesure dans l'or |
| Impact de la résistance | Minime | Plus élevé si irrégulier |
Pour les routeurs ou les cartes de données haut débit, l'or par immersion est incontournable. L'or électrolytique ne convient que pour les circuits simples et à faible débit.
Qu'est-ce qui résiste le mieux à l'oxydation ?
Les couches d'or oxydées abîment les circuits imprimés. J'ai vu des étagères de cartes se détériorer, tout cela à cause d'une faible résistance à l'oxydation.
L'or par immersion résiste mieux à l'oxydation grâce à sa structure cristalline dense. L'or électrolytique est plus sensible à l'oxydation dans les environnements humides.
Pourquoi la densité est importante
Les cristaux denses de l'or par immersion bloquent l'humidité et l'air. Nous avons laissé les échantillons dans une humidité de 90 % pendant 30 jours. L'or par immersion ne présentait aucune oxydation. L'or électrolytique présentait une oxydation de 10 % sur les bords.
Impact réel
Un client d'un pays tropical utilisait des circuits imprimés en or électrolytique. Ils ont cessé de fonctionner au bout de 6 mois : l'oxydation a entraîné des problèmes de connexion. Nous les avons remplacés par des circuits imprimés en or par immersion ; ils ont duré plus de 2 ans.
| Environnement | Or par immersion | Or électrolytique |
|---|---|---|
| Sec (≤ 30 % d'humidité) | Plus de 3 ans sans oxydation | Plus de 2 ans sans oxydation |
| Humide (≥ 70 % d'humidité) | Plus de 2 ans sans oxydation | 6 à 12 mois d'oxydation possible |
| Haute température (50 °C et plus) | Excellent | Passable (l'oxydation commence plus tôt) |
Pour les circuits imprimés destinés à une utilisation en extérieur ou en milieu humide, l'or par immersion est indispensable. Il est plus coûteux, mais permet de réduire les coûts de remplacement.
Les risques de court-circuit sont-ils différents ?
Un lot de cartes a été court-circuité, ce qui a été attribué à des « barbillons » d'or. Le choix du procédé en est la cause.
L'or électrolytique peut former des « barbillons » (minuscules fils d'or) provoquant des courts-circuits. L'or par immersion évite ce problème, sans risque.
Quelles sont les causes des barbes ?
L'or électrolytique peut former, au fil du temps, de fins fils semblables à des cheveux. Ces barbes comblent les espaces entre les pastilles. J'ai observé ce phénomène au microscope : des barbes de 0,1 mm court-circuitant deux pastilles espacées de 0,2 mm.
Sécurité de l'or par immersion
Sa couche dense et uniforme ne forme pas de barbes. Nous avons testé 500 cartes d'or par immersion pendant 2 ans : aucune barbe, aucun court-circuit. L'or électrolytique a présenté 3 cartes en court-circuit au cours de la même période.
| Risque | Or par immersion | Or électrolytique |
|---|---|---|
| Formation de barbes | Aucune signalée | Fréquent dans les conceptions à pas fin |
| Taux de court-circuit | < 0,1 % | 1 à 3 % dans les cartes haute densité |
| Pastilles fines (≤ 0,2 mm) | Sûr | Risque élevé |
Pour les cartes à pastilles fines (comme les circuits imprimés de téléphones), l'or par immersion est plus sûr. Je n'utiliserai pas d'or électrolytique à cet endroit : trop de risques de rappel.
Quelle est leur force d'adhérence au cuivre ?
Décollement des couches d'or : un cauchemar pour la fiabilité. J'ai constaté que cela se produisait ; le procédé était en cause.
L'or par immersion adhère mieux au cuivre (or plus fin, liaison plus forte). L'adhérence de l'or électrolytique varie : trop épais, il se décolle.
Liaison de l'or par immersion
L'or par immersion forme une liaison solide avec le cuivre. La réaction chimique crée une fine couche d'interface. Nous avons effectué un test de pelage : une force de 5 N était nécessaire pour retirer l'or par immersion.
Problèmes liés à l'or électrolytique
Les couches épaisses (plus de 1 µm) se décollent souvent. Le champ électrique peut créer des dépôts irréguliers, affaiblissant l'adhérence. Un lot contenant 1,5 µm d'or électrolytique présentait un pelage de 10 % après un cycle thermique.
| Test | Or par immersion | Or électrolytique (1 µm) |
|---|---|---|
| Force de pelage | 5-6 N | 3-4 N |
| Cycle thermique (-40 °C à 85 °C) | 0 % de décollement | 5 à 8 % de décollement |
| Test de flexibilité | Aucune fissuration | Fissures dans 3 à 5 % des échantillons |
Pour les circuits imprimés flexibles, l'or par immersion est préférable. Sa forte adhérence permet de supporter la flexion ; l'or électrolytique se fissure trop facilement.
Qu'est-ce qui a la plus longue durée de vie ?
Les clients se demandent : « Combien de temps l'or durera-t-il ?» La réponse dépend du procédé.
L'or par immersion dure plus longtemps (5 à 10 ans) grâce à son épaisseur et à sa résistance à l'oxydation. L'or électrolytique dure 3 à 5 ans et s'use plus rapidement.
Usure
Les doigts en or (souvent électrolytiques) s'usent au branchement/débranchement. Nous avons testé 10 000 cycles : l'or électrolytique s'est usé en 7 000. L'or par immersion (si utilisé) a duré plus de 10 000 cycles.
Impact environnemental
En milieu industriel (poussière, humidité), les cartes en or par immersion ont duré 8 ans dans nos études de cas. Les cartes en or électrolytique ont dû être remplacées au bout de 4 ans.
| Cas d'utilisation | Durée de vie de l'or par immersion | Durée de vie de l'or électrolytique |
|---|---|---|
| Cartes statiques (sans branchement) | 8-10 ans | 5-7 ans |
| Doigts d'or (usage fréquent) | 7-10 ans | 3-5 ans |
| Environnements difficiles | 6-8 ans | 2-4 ans |
Pour les produits à longue durée de vie (dispositifs médicaux, machines industrielles), l'or par immersion réduit la maintenance. C'est un meilleur investissement.
Conclusion
L'or par immersion excelle en matière de soudure, d'intégrité du signal et de longévité. L'or électrolytique est idéal pour les boîtiers économiques et à faible usure. Choisissez votre circuit imprimé en fonction de ses besoins.
