Finition de surface des
circuits imprimés
La finition de surface des circuits imprimés est nécessaire dans la fabrication des circuits imprimés. Elle sert de revêtement protecteur sur le cuivre exposé d’un circuit imprimé et de surface de soudure sur laquelle les composants sont soudés. Elle a une incidence directe sur la soudabilité, la fiabilité et la durée de conservation de vos cartes. Chez MOKOPCB, nous proposons différentes options de finition de surface des circuits imprimés conformes à la directive RoHS, telles que HASL, ENIG, OSP, immersion argent, etc. afin de répondre à diverses applications.
Finition de surface des circuits imprimés : qu'est-ce que c'est et pourquoi est-ce important ?
La finition de surface des circuits imprimés est un revêtement mince appliqué sur les zones de cuivre exposées des circuits imprimés. Le cuivre nu est extrêmement sensible à l’oxydation, et la finition de surface des circuits imprimés protège le cuivre contre les dommages environnementaux et permet également de souder de manière fiable les composants sur la carte lors du processus d’assemblage.
Elle forme l’interface critique entre le circuit imprimé et les composants montés, et influence les performances et la longévité du produit final. Une bonne finition de surface offre une soudabilité élevée, renforce la liaison intermétallique et augmente la durée de conservation des circuits imprimés.
7 types de finitions de surface des circuits imprimés populaires
- HASL/HASL sans plomb
Dans la fabrication de circuits imprimés, le nivellement à l’air chaud (HASL) est une finition de surface des circuits imprimés largement utilisée. Au cours de cette procédure, le circuit imprimé est recouvert de soudure fondue, et l’excès de soudure est éliminé à l’aide de couteaux à air chaud sélectifs, ce qui permet de former une couche de revêtement de soudure pour protéger le cuivre exposé. Il existe deux types de HASL, à savoir le HASL traditionnel et le HASL sans plomb. Le premier est composé d’un alliage étain-plomb et le second d’alliages de soudure conformes à la directive RoHS.
Avantages :
- Rentable
- Convient à la plupart des composants
- Bonne protection contre l’oxydation du cuivre
- Compatible avec les processus d’assemblage standard
Inconvénients
- Surface inégale
- Le HASL traditionnel n’est pas conforme à la directive RoHS
- Risque de pontage de soudure
- Ne convient pas aux circuits imprimés à haute densité
- Argent par immersion
L’argent par immersion est une finition de surface des circuits imprimés sans plomb dans laquelle un mince film d’argent est déposé sur les pistes de cuivre d’un circuit imprimé par une réaction chimique sans courant. Cela permet d’éviter l’oxydation du cuivre et d’assurer une bonne soudabilité.
Avantages :
- Excellente planéité, idéal pour les composants SMT et BGA
- Performances électriques supérieures
- Conforme à la directive RoHS
Inconvénients :
- Sujette au ternissement et à la corrosion par fluage
- Durée de conservation plus courte que l’ENIG
- Nécessite un stockage soigneux et un contrôle de l’environnement
- Étain par immersion
L’étain par immersion (ISn) est un revêtement métallique appliqué par un procédé de déplacement sans courant directement sur le substrat en cuivre des circuits imprimés. Cette couche de revêtement sert de couche protectrice pour empêcher l’oxydation du cuivre pendant les périodes de stockage.
Avantages
- Finition lisse et plane
- Fonctionne bien avec l’assemblage par pression
- Plus abordable que l’ENIG ou l’ENEPIG
Inconvénients
- Sensible à la formation de whiskers d’étain
- Durée de conservation limitée
- Difficile de mesurer l’épaisseur du revêtement
- Nickel chimique et immersion or (ENIG)
La finition ENIG des circuits imprimés est une finition de surface des circuits imprimés couramment utilisé dans lequel un placage de nickel est déposé sur les pastilles de cuivre par un dépôt chimique sans courant, puis une fine couche d’or par immersion est appliquée par-dessus.
Avantages
- Idéal pour les composants à pas fin et BGA
- Excellente résistance à la corrosion et durabilité
- Longue durée de conservation
Inconvénients
- Non réutilisable
- Coût plus élevé que les finitions de base telles que HASL ou OSP
- Risque de noircissement des pastilles si le processus n’est pas bien contrôlé
- ENEPIG
L’ENEPIG, également connu sous le nom de nickel chimique palladium chimique immersion or, est une variante de l’ENIG. Dans ce cas, le palladium est appliqué comme revêtement protecteur pour empêcher l’oxydation du nickel et sa diffusion à la surface du cuivre. Bien que l’ENIG et l’ENEPIG soient plus coûteux que d’autres finitions, ils offrent une excellente soudabilité.
Avantages :
- Convient au câblage et au soudage
- Forte résistance à la corrosion et à l’oxydation
- Longue durée de conservation et grande fiabilité
Inconvénients
- Plus coûteux que l’ENIG et d’autres finitions
- Nécessite un contrôle strict du processus
- Principalement utilisé dans les circuits imprimés haut de gamme ou critiques
- Or dur
L’or dur, également appelé or électrolytique, est une couche d’or appliquée sur un revêtement de nickel. Contrairement à l’or pur, l’or dur est un alliage d’or contenant du nickel, du cobalt ou du fer, et convient particulièrement aux pièces susceptibles de s’user. L’épaisseur requise de cette finition varie en fonction de son domaine d’application.
Avantages :
- Extrêmement durable et résistant à l’usure
- Sans plomb, conforme à la directive RoHS
- Longue durée de conservation
Inconvénients
- Coûteux en raison de l’épaisseur plus importante de l’or utilisé
- Nécessite un traitement plus important
- Utilisé uniquement dans quelques domaines sélectionnés
- OSP
L’OSP (Organic Solderability Preservative) est une fine couche de film qui est normalement appliquée sur un processus de convoyage. Il s’agit d’un composé organique à base d’eau qui se lie sélectivement au cuivre et forme un revêtement organométallique qui protège le cuivre avant le soudage.
Avantages
- Peu coûteux et respectueux de l’environnement
- Surface plane pour les CMS à pas fin
- Facile à retravailler
Inconvénients
- Durée de conservation courte et faible durabilité dans des environnements difficiles
- Ne convient pas au PTH
- Protection limitée contre la corrosion
Comparaison des finition de surface des circuits imprimés
| Finition de surface | Soudabilité | Coût | Durée de conservation | Planéité | Conforme RoHS | Durabilité | Résistance à la corrosion |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| HASL (Traditionnel) | Bonne | Faible | Longue | Mauvaise (irrégulière) | Non | Bonne | Bonne |
| HASL sans plomb | Bonne | Faible | Longue | Mauvaise (irrégulière) | Oui | Bonne | Bonne |
| Argent chimique | Excellente | Moyen | Court | Excellente (plane) | Oui | Mauvaise | Mauvaise |
| Étain chimique | Bonne | Moyen | Court | Excellente (plane) | Oui | Moyenne | Moyenne |
| ENIG | Excellente | Élevé | Longue | Excellente (plane) | Oui | Excellente | Excellente |
| ENEPIG | Excellente | Très élevé | Longue | Excellente (plane) | Oui | Excellente | Excellente |
| Or dur | Bonne | Très élevé | Longue | Bonne | Oui | Excellente | Excellente |
| OSP | Bonne | Très faible | Très courte | Excellente (plane) | Oui | Mauvaise | Mauvaise |
Comment choisir la finition de surface adaptée à votre projet de circuit imprimé ?
Le choix de la finition de surface d’un circuit imprimé est devenu un enjeu de plus en plus important en raison de la complexité croissante des processus d’assemblage et de la nécessité de respecter les exigences réglementaires telles que RoHS et WEEE. Le choix d’une finition de surface pour un circuit imprimé nécessite de prêter attention aux principaux facteurs suivants :
- Environnement d’exploitation
Des facteurs externes tels que l’humidité, les températures élevées ou les matériaux corrosifs influencent votre décision. À titre d’exemple, les finitions en argent peuvent souffrir de corrosion dans des conditions très humides.
- Contraintes mécaniques et chocs
Pour les applications susceptibles d’être soumises à des chutes fréquentes, telles que les smartphones, les finitions de surface avec un liant étain-cuivre seraient préférables à un liant étain-nickel, car elles permettent de minimiser le risque de fracture des composants. Cependant, l’ENIG reste l’une des finitions les plus populaires tant qu’elle est utilisée dans un environnement stable, tel que les appareils médicaux.
- Exigences de fiabilité
Dans les cas où les conséquences d’une défaillance du produit sont importantes (par exemple, dans l’aérospatiale ou le domaine médical), des finitions plus durables telles que l’ENIG ou l’ENEPIG sont généralement utilisées, bien qu’elles soient plus coûteuses.
- Résistance à la corrosion
Pour les environnements difficiles, utilisez des finitions résistantes à la corrosion telles que l’ENIG et l’ENEPIG qui offrent une protection supérieure, tandis que l’OSP n’est pas un bon choix dans ce cas.
- Type et pas des composants
Les composants à pas fin ou BGA nécessitent généralement des surfaces très planes, et l’ENIG ou l’argent par immersion sont idéaux pour ces applications.
- Planéité des pastilles pour SMT/BGA
La planéité garantit des joints de soudure uniformes, en particulier dans les BGA. L’ENIG et l’ENEPIG offrent une excellente coplanarité qui réduit les défauts de soudure.
- Considérations relatives au coût
L’OSP et le HASL sont rentables pour les produits de grande consommation ou grand public, tandis que l’ENIG est plus adapté aux appareils à haute fiabilité.
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Le choix de la bonne finition de surface a un impact crucial sur les performances, la fiabilité et le coût des PCB. MOKOPCB propose plusieurs solutions de finition de surface adaptées aux besoins spécifiques de votre projet. Forts d’une riche expérience dans la fabrication et l’assemblage de PCB, nous pouvons vous guider tout au long du processus, du choix de la finition de surface à la production finale.
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