La technologie de revêtement des circuits imprimés n'est pas seulement liée à l'apparence du circuit imprimé, mais également au facteur essentiel qui détermine ses performances électriques, sa fiabilité et sa durée de vie. Avec le développement des appareils électroniques vers la miniaturisation, les hautes performances et la haute fiabilité.
Cuivrage chimique : la pierre angulaire pour obtenir une métallisation de surface non-conductrice
Le cuivrage chimique, également connu sous le nom de cuivrage autocatalytique, est un processus clé dans la fabrication de cartes de circuits imprimés pour obtenir une conductivité traversante et une métallisation de surface. Le principe est basé sur une réaction d'oxydation-réduction autocatalytique, où les ions cuivre sont réduits en cuivre métallique et déposés à la surface du substrat sous l'action d'un agent réducteur spécifique. Ce processus ne nécessite pas de source d'alimentation externe et peut former uniformément une couche de cuivre sur des surfaces non-conductrices telles que les matériaux de substrat isolants. Pour les cartes de circuits imprimés présentant des rapports profondeur/diamètre de trou élevés, les avantages du cuivrage autocatalytique sont particulièrement significatifs. Il peut garantir que toutes les parties de la paroi du trou peuvent obtenir un revêtement uniforme, fournissant une bonne couche inférieure conductrice pour le processus de cuivrage ultérieur et assurant une connexion fiable du circuit sur l'ensemble du circuit imprimé. Dans la fabrication de cartes d'interconnexion haute densité, le placage autocatalytique en cuivre est utilisé pour le traitement des trous borgnes afin d'obtenir des connexions électriques entre des circuits fins et de répondre aux exigences d'intégration plus élevées des appareils électroniques.
Galvanoplastie nickel-or : création de connexions électriques et de couches de protection de haute-qualité
Le procédé de galvanoplastie nickel-or est largement utilisé dans la fabrication de circuits imprimés. Tout d’abord, une couche de nickel est déposée par électrolyse sur la surface conductrice du circuit imprimé. La fonction principale de la couche de nickel est de bloquer la diffusion entre l'or et le cuivre, d'empêcher la dégradation des performances causée par la diffusion de l'or et du cuivre et de fournir un bon substrat pour améliorer l'adhérence des revêtements ultérieurs. Ensuite, une couche d'or est galvanisée, ce qui améliore considérablement les performances du circuit imprimé en raison de son excellente conductivité, soudabilité et résistance à l'oxydation. Dans les circuits haute-fréquence, la couche d'or peut réduire efficacement la perte de signal et garantir une transmission de signal de haute-qualité. Pour certaines interfaces de circuits imprimés fréquemment branchées et débranchées, telles que les interfaces USB sur les cartes mères d'ordinateurs, les interfaces de chargement et de données sur les téléphones mobiles, le placage au nickel peut résister à l'usure pendant le processus de branchement et maintenir des connexions électriques stables. les cartes de circuits imprimés qui fonctionnent dans des environnements difficiles, tels que les cartes de circuits imprimés dans les équipements de contrôle industriel et les appareils électroniques automobiles, ont des revêtements en nickel-or résistant à la corrosion-qui peuvent résister à l'invasion de milieux corrosifs dans l'environnement, protégeant ainsi le fonctionnement stable de la carte de circuit imprimé. Selon différents scénarios d'application, la galvanoplastie nickel-or peut être divisée en placage or doux et placage or dur. L'or doux (or pur, avec une couleur de surface plus foncée) est principalement utilisé pour la liaison de fils d'or lors du conditionnement des puces, tandis que l'or dur (contenant des éléments tels que le cobalt, avec une surface brillante et résistante à l'usure) est couramment utilisé pour les interconnexions électriques au niveau des joints non soudés, tels que la zone des doigts en or.
Nickelage chimique/or par immersion : offre des performances électriques stables à long terme-
Le processus de nickelage autocatalytique/or par immersion peut former une couche épaisse et électriquement résistante d'alliage d'or nickel sur la surface du cuivre, offrant ainsi une protection efficace à long terme-pour la carte de circuit imprimé. Contrairement à d'autres processus qui servent uniquement de barrière antirouille, ce processus peut maintenir de bonnes performances électriques tout au long de l'utilisation à long terme des cartes de circuits imprimés. La fonction clé du nickelage est d’empêcher la diffusion mutuelle entre l’or et le cuivre. Sans couche de nickel, l'or se diffusera dans le cuivre en peu de temps, affectant sérieusement les performances du circuit imprimé. Dans le même temps, la couche de nickel a une certaine résistance, même avec une épaisseur de seulement 5 um, elle peut contrôler efficacement l'expansion du circuit imprimé dans la direction z-dans des environnements à haute température et empêcher la dissolution du cuivre, ce qui est très bénéfique pour le brasage sans plomb-. Dans la fabrication de cartes de circuits imprimés d'appareils électroniques ayant des exigences de fiabilité extrêmement élevées, tels que les systèmes électroniques aérospatiaux et les serveurs haut de gamme, le processus de nickelage autocatalytique/or par immersion est largement utilisé en raison de ses excellents avantages en termes de performances. Le flux de processus est relativement complexe, impliquant plusieurs étapes telles que le décapage et le nettoyage à l'acide, la micro-gravure, la pré-immersion, l'activation, le nickelage chimique, l'immersion chimique dans l'or, etc. Il doit être exploité dans six réservoirs de produits chimiques, utilisant près d'une centaine de produits chimiques, et les exigences de contrôle du processus sont extrêmement strictes.
Sinking Silver : Allier excellentes performances et avantages technologiques
Le processus de dépôt d’argent se situe entre le revêtement organique et le nickel autocatalytique/or par immersion et présente des avantages uniques. Ce processus est relativement simple et rapide, formant une couche de revêtement d'argent pur de niveau presque submicronique sur la surface du circuit imprimé par réaction de déplacement. La couche d'argent peut fournir de bonnes performances électriques et une bonne soudabilité aux cartes de circuits imprimés dans des environnements complexes tels que la chaleur, l'humidité et la pollution, mais sa surface perdra de son éclat avec le temps. En raison de l’absence d’une couche de nickel sous la couche d’argent, la résistance physique de l’argent déposé est légèrement inférieure à celle du procédé de nickelage autocatalytique/or par immersion. Au cours du processus de dépôt partiel d'argent, certains composés organiques sont ajoutés principalement pour empêcher la corrosion de l'argent et éliminer les problèmes de migration de l'argent. Bien que la teneur en composés organiques de cette couche soit très faible, généralement inférieure à 1 % en poids, elle joue un rôle important dans l'amélioration de la stabilité et de la fiabilité de la couche de dépôt d'argent. Dans la fabrication de cartes de circuits imprimés de certains produits électroniques grand public qui sont sensibles au coût et ont certaines exigences en matière de performances électriques et de soudabilité, le processus de dépôt d'argent présente une rentabilité élevée-.
Dépôt d’étain : résoudre les problèmes traditionnels
Le processus de dépôt d'étain présente un potentiel de développement dans la fabrication de cartes de circuits imprimés, car la couche d'étain peut bien s'adapter à divers matériaux de soudure à base d'étain. Le premier processus de dépôt d'étain présentait de sérieux problèmes de moustaches d'étain, et pendant le processus de soudage, les moustaches d'étain et la migration de l'étain pouvaient entraîner des risques de fiabilité, limitant considérablement son application. Mais avec les progrès de la technologie, en ajoutant des additifs organiques à la solution de dépôt d'étain, la structure de la couche d'étain est transformée en particules, surmontant avec succès le problème des moustaches d'étain, tout en possédant également une bonne stabilité thermique et une bonne soudabilité. Le processus de dépôt d'étain peut former des composés intermétalliques plats cuivre-étain, leur conférant une soudabilité comparable à celle du nivellement à l'air chaud, sans les problèmes de planéité qui sont gênants avec le nivellement à l'air chaud, et sans le problème de diffusion du métal dans le nickelage chimique/or par immersion. Cependant, les plaques en fer blanc ne doivent pas être conservées longtemps. Dans certains produits électroniques qui nécessitent une soudabilité élevée et ont de petites limitations de temps de stockage, comme la fabrication de cartes de circuits imprimés de test pour une utilisation à court-terme, le processus de dépôt d'étain a été appliqué.
Revêtement organique : un choix de protection économique et pratique
Le revêtement organique, également connu sous le nom de masque de soudure organique, est une couche de film organique cultivée sur une surface de cuivre nue et propre par des méthodes chimiques. Cette couche de film peut prévenir efficacement l'oxydation, les chocs thermiques, l'humidité et protéger la surface du cuivre de la rouille (oxydation ou vulcanisation, etc.) dans des environnements normaux. Lors du soudage ultérieur à haute température, il peut être rapidement éliminé par le flux, permettant à la surface de cuivre propre de se lier rapidement à la soudure fondue pour former des joints de soudure. La technologie OSP est simple,-rentable et largement utilisée dans l'industrie. Les premières molécules OSP étaient principalement des substances telles que l'imidazole et le benzotriazole qui agissaient comme inhibiteurs de rouille, tandis que les molécules les plus récentes sont principalement du benzimidazole. Pour réaliser plusieurs brasages par refusion, plusieurs couches de revêtement organique doivent être formées sur la surface du cuivre, ce qui nécessite l'ajout de cuivre liquide dans le bain chimique. Au cours du processus de revêtement, la première couche adsorbe le cuivre et les molécules de revêtement organiques suivantes se combinent en séquence avec le cuivre, formant finalement des couches de revêtement organiques pouvant aller jusqu'à vingt, voire des centaines de couches. Le flux de processus comprend des étapes telles que le dégraissage, la microgravure, le lavage à l'acide, le nettoyage à l'eau pure, le revêtement organique et le nettoyage, et le contrôle du processus est relativement simple par rapport à d'autres processus de traitement de surface. Cependant, l'OSP présente également certaines limites, telles que le film protecteur extrêmement fin formé, qui est sujet aux rayures ou à l'abrasion, et après plusieurs soudages à haute température, le film OSP sur le plot de connexion non soudé peut se décolorer ou se fissurer, affectant la soudabilité et la fiabilité.