Finition de surface de PCB

Qu'est-ce que la finition de surface du PCB ?

Finition de surface de PCB est une étape essentielle de post-traitement dans la production des cartes de circuits imprimés (PCB) nues. Elle consiste à déposer un revêtement fonctionnel uniforme et dense sur la surface de la couche de cuivre nu du PCB par des méthodes chimiques, physiques ou électrochimiques. Sa fonction principale est de résoudre les problèmes liés à l'oxydation facile du cuivre nu et à sa mauvaise aptitude au soudage, tout en s'adaptant aux exigences de performance de différents scénarios d'application. Il s'agit d'une étape clé pour garantir la fiabilité du soudage, la durée de vie et les performances électriques des PCBA.

Objectif principal

• Anti-oxydation et anti-corrosion : Le cuivre nu exposé à l'air et à l'humidité est sujet à l'oxydation, formant de l'oxyde de cuivre, ce qui entraîne des défaillances de soudure et une dégradation des performances électriques. Les couches de traitement de surface peuvent isoler la couche de cuivre de l'environnement externe, prolongeant ainsi la durée de stockage et la durée de vie des cartes électroniques assemblées (PCBA).

• Fiabilité de soudure améliorée : Le revêtement doit présenter une bonne mouillabilité afin de réduire le risque de soudures froides et de faux contacts, particulièrement adapté aux exigences de soudure de composants précis tels que les 03015 et les QFP en technologie SMT.

• Performance électrique garantie : Certains revêtements permettent de réduire la résistance de contact et d'améliorer la stabilité de la transmission du signal, répondant ainsi aux exigences de performance des circuits hautes fréquences et haut débit.

• Adaptabilité à des scénarios spécifiques : Une protection personnalisée est fournie pour les environnements à haute température, forte humidité et haute propreté.

Types courants de traitements de surface

Avantages du procédé de traitement de surface Kingfield

• Contrôle qualité sur l'ensemble du processus : Du matériau brut au produit fini, il est conforme aux normes IPC-6012 et ISO9001 ;

• Solutions sur mesure : Recommander la solution de traitement optimale selon les besoins du client, avec possibilité de personnalisation de revêtements spéciaux ;

• Conformité environnementale : Tous les procédés répondent aux exigences environnementales RoHS et REACH, sont sans plomb ni halogène, et compatibles avec les normes environnementales des industries exigeantes telles que l'automobile et le médical.

Procédés de traitement de surface pour différents types de PCBs

Le traitement de surface des PCB est une étape post-production essentielle dans la fabrication de cartes nues. Il consiste à former un revêtement fonctionnel sur la couche de cuivre à l'aide de méthodes chimiques, physiques ou électrochimiques. Ce processus résout principalement des problèmes tels que l'oxydation du cuivre nu et la fiabilité insuffisante du brasage, tout en s'adaptant aux exigences de performance de différents scénarios d'application. Voici une analyse approfondie des procédés dominants :

HASL – Un choix économique

Principe du procédé : La carte PCB nue est immergée dans de la soudure fondue, puis l'excès de soudure est enlevé par un couteau à air chaud sous haute pression afin de former un revêtement de soudure uniforme sur la surface de la couche de cuivre. Après refroidissement, il se solidifie et prend forme.

Paramètres principaux :

Épaisseur du revêtement : 5-25 μm ;

Température de brasage : 235-245 °C pour les alliages traditionnels étain-plomb, 250-260 °C pour les alliages sans plomb ;

Durée de conservation : 6 à 12 mois dans des conditions normales ;

Normes environnementales : les modèles traditionnels contenant du plomb ne sont pas conformes à la directive RoHS, les modèles sans plomb sont conformes aux directives RoHS/REACH.

Caractéristiques principales

Avantages : faible coût, procédé mature, excellente compatibilité au soudage, bonne résistance à l'usure.

Limitations : planéité de surface moyenne, non adaptée aux composants à pas fin ; le traitement à haute température des cartes sans plomb peut provoquer une légère déformation du substrat de la carte.

Applications typiques : Électronique grand public, équipements industriels généraux, modules d'alimentation, dispositifs médicaux bas de gamme.

ENIG – Le choix privilégié pour les applications haut de gamme et de précision

1. Principe du procédé

La méthode de dépôt chimique consiste à former d'abord une couche barrière en alliage nickel-phosphore sur la surface de la couche de cuivre, puis à déposer une fine couche d'or. Aucun courant électrique n'est nécessaire durant tout le processus, et le revêtement présente une haute uniformité

2. Paramètres principaux

• Épaisseur de la couche de nickel : 5-10 μm, épaisseur de la couche d'or : 0,05-1,0 μm

• Rugosité de surface : Ra<0,1μm

• Durée de stockage : 12 à 24 mois dans un environnement scellé et sec

• Résistance à la corrosion : Essai au brouillard salin ≥96 heures (grade industriel), ≥144 heures (grade militaire)

3. Caractéristiques principales

Avantages : Surface lisse (adaptée aux composants de précision tels que BGA et QFP), excellente conductivité, forte résistance à l'oxydation/corrosion, adaptée aux circuits haute fréquence, supporte les soudures répétées ainsi que les insertions/suppressions.

Limitations : Coût plus élevé, des couches d'or excessivement épaisses peuvent entraîner une « fragilité de l'or », et nécessitent un contrôle de processus rigoureux.

4. Applications typiques Équipements de communication haut de gamme (stations de base 5G, modules optiques), équipements médicaux (ventilateurs, électrocardiographes), électronique automobile, produits aérospatiaux et modules de précision pour commande industrielle.

III. OSP – Solution environnementale à haute densité.

1. Principe du procédé

Par adsorption chimique, un film organique ultra-fin se forme sur la surface du cuivre nu, l'isolant de l'air et de l'humidité. Lors du soudage, ce film peut se décomposer à haute température sans affecter le mouillage du soudure.

2. Paramètres principaux

Épaisseur du revêtement : 0,2-0,5 μm ;

Température de soudage : ≤260℃;

Durée de conservation : 6 à 12 mois dans un environnement sec et scellé (une humidité > 60 % peut entraîner une défaillance) ;

Normes environnementales : Sans métaux lourds ni halogènes, conforme aux normes RoHS/REACH/IPC-J-STD-004.

3. Caractéristiques principales

Avantages : Procédé écologique, coût modéré, surface lisse, n'affecte pas la dissipation thermique du circuit imprimé, pas de résidus après soudage.

Limitations : Résistance thermique modérée, exigences élevées en matière d'environnement de stockage, sensible au frottement.

4. Applications typiques Smartphones, tablettes, ordinateurs portables, dispositifs IoT, circuits imprimés à haute densité (cartes multicouches, cartes HDI)

IV. Argent immersion – Un choix privilégié pour les produits haute fréquence et de gamme moyenne à haute

1. Principe du procédé :

Un revêtement en argent pur est déposé à la surface d'une couche de cuivre par une réaction de déplacement. Aucun courant électrique n'est nécessaire, et la couche d'argent est uniforme et dense, possédant une excellente conductivité et aptitude au soudage.

2. Paramètres principaux

• Épaisseur de la couche d'argent : 0,8-2,0 μm

• Rugosité de surface : Ra < 0,15 μm

• Durée de conservation : 6 à 9 mois sous emballage sous vide

• Conductivité : Résistance de contact < 3 mΩ

3. Caractéristiques principales

Avantages : Faible perte de transmission du signal, bonne mouillabilité au soudage, coût inférieur à l'ENIG, sans plomb et sans halogène, écologique, grande planéité de surface.

Limitations : La couche d'argent est sensible à l'oxydation, la résistance à la corrosion est légèrement inférieure à celle de l'ENIG, une régulation de température est requise lors du soudage.

4. Applications typiques : Stations de base de communication, routeurs, commutateurs, modules de contrôle industriel, instruments de test et électronique grand public milieu et haut de gamme.

V. Immersion à l'étain – Une solution compatible avec pas fin

1. Principe du procédé

Un revêtement d'étain pur est déposé sur la surface de la couche de cuivre par une réaction de déplacement. La couche d'étain est similaire au matériau de soudure, présente une excellente compatibilité pendant le soudage et peut former directement des joints de soudure fiables sans traitement supplémentaire.

2. Paramètres principaux

Épaisseur de la couche d'étain : 1,0-3,0 μm ;

Roughness de surface : Ra < 0,15 μm ;

Durée de conservation : 6 à 9 mois dans un environnement scellé ;

Température de soudage : 240-255℃

3. Caractéristiques principales

Avantages : Surface lisse, performance de soudage stable, sans plomb et respectueuse de l'environnement, coût inférieur à l'ENIG/argent par immersion, exigences de stockage plus flexibles.

Limitations : Couche de soudure plus tendre, sensible aux rayures, peut développer des « moustaches de soudure » dans des environnements à haute température prolongée.

4. Applications typiques Électronique automobile, capteurs industriels, appareils domotiques, PCB milieu à haut de gamme

VI. Tableau comparatif des principales différences dans les procédés courants