Dans le processus de fabrication des circuits imprimés, la technologie de traitement de surface affecte non seulement la soudabilité et la résistance à la corrosion des circuits imprimés, mais a également un impact profond sur leurs performances électriques et leur fiabilité à long terme. Avec le développement rapide de la technologie électronique,processus de traitement de surface des circuits imprimésévoluent constamment pour répondre à des exigences de performance et à des normes environnementales plus élevées.
Nivellement à air chaud
Nivellement à air chaud, également connu sous le nom de nivellement de soudure à air chaud, communément appelé pulvérisation d'étain. Ce processus consiste à recouvrir la surface du circuit imprimé avec de la soudure à l'étain et au plomb fondue - de nos jours, la soudure sans plomb-est plus couramment utilisée en raison des exigences environnementales. Ensuite, de l'air comprimé chauffé est utilisé pour niveler la soudure, formant une couche de revêtement capable de résister efficacement à l'oxydation du cuivre et d'offrir une excellente soudabilité. Lors d'une climatisation chaude, la soudure interagit avec le cuivre pour former un composé métallique cuivre-étain à la jonction, d'une épaisseur d'environ 1 à 2 mil.
Ce processus est divisé en types verticaux et horizontaux. Le revêtement horizontal est largement considéré comme présentant des avantages en raison de son revêtement plus uniforme et de la possibilité de réaliser une production automatisée. Le processus général comprend des étapes telles que la microgravure, le préchauffage, le revêtement de flux, la pulvérisation d'étain et le nettoyage. Le processus de nivellement à l'air chaud est mature, avec un approvisionnement suffisant, un coût relativement faible et une bonne soudabilité, adapté au brasage sans plomb-, et constitue l'une des méthodes de traitement de surface largement utilisées dans l'industrie. Cependant, sa surface n'est pas suffisamment lisse, ce qui rend difficile le soudage de composants à pas fin, et le HASL contenant du plomb est également confronté à des problèmes environnementaux.
Revêtement organique
Le revêtement organique est le processus de croissance chimique d’une couche de film organique sur une surface de cuivre nue et propre. Cette couche de film est comme un gardien fidèle, avec une résistance à l'oxydation, une résistance aux chocs thermiques et une résistance à l'humidité, qui peut protéger efficacement la surface du cuivre contre la corrosion telle que l'oxydation ou la vulcanisation dans des environnements normaux. Dans le même temps, dans l'environnement de soudage à haute température-qui s'ensuit, il peut être rapidement éliminé par le flux, ouvrant la voie au travail de soudage.
Le procédé de revêtement organique a été largement utilisé dans l’industrie en raison de ses avantages significatifs en termes de simplicité et de faible coût. Les premières molécules de revêtement organique étaient principalement l’imidazole et le benzotriazole, qui avaient des effets antirouille. De nos jours, les nouvelles molécules sont principalement le benzimidazole. Pour garantir la capacité à résister à de multiples soudures 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. Tout d’abord, enduisez la première couche qui absorbe le cuivre. Ensuite, la deuxième couche de molécules de revêtement organiques se combine avec le cuivre et est empilée couche par couche jusqu'à ce qu'une structure de vingt, voire des centaines d'assemblages de molécules de revêtement organiques, soit formée. Cependant, la résistance à la corrosion du revêtement OSP est relativement faible et une attention particulière doit être accordée aux conditions de stockage et d'utilisation.
Nickelage chimique/or par immersion
Le processus de nickelage autocatalytique/or par immersion est une couche soigneusement enveloppée d'un alliage nickel-or épais et électriquement excellent sur la surface du cuivre, comme si on mettait une « armure » solide sur la carte PCB, ce qui peut fournir une protection fiable à la carte PCB pendant une longue période. Contrairement à l'OSP, qui ne sert que de simple couche barrière antirouille, le nickelage autocatalytique/l'or par immersion peut maintenir de bonnes performances électriques lors d'une utilisation à long terme-des circuits imprimés et avoir une plus grande résistance aux changements environnementaux.
La raison du nickelage est qu’il existe une diffusion mutuelle entre l’or et le cuivre, et la couche de nickel peut agir comme une barrière solide pour empêcher efficacement cette diffusion. Sans la barrière d’une couche de nickel, l’or peut se diffuser dans le cuivre en quelques heures seulement. De plus, le nickelage autocatalytique/l’or par immersion présente de nombreux avantages, tels que la haute résistance du nickel. Seul un nickel d'une épaisseur de 5 um peut contrôler efficacement l'expansion dans la direction Z à des températures élevées, tout en empêchant également la dissolution du cuivre, ce qui est particulièrement avantageux pour le brasage sans plomb-. Le processus général de cette technologie comprend des étapes telles que le décapage et le nettoyage à l'acide, la micro-gravure, la pré-immersion, l'activation, le nickelage chimique et l'immersion chimique dans l'or. Le processus implique six réservoirs de produits chimiques et près d’une centaine de produits chimiques, ce qui rend le processus relativement complexe.
Immersion dans l'argent
Le processus d’immersion dans l’argent se situe entre l’OSP et le placage autocatalytique au nickel/or, et son processus est relativement simple et rapide. L'immersion dans l'argent est en fait obtenue par des réactions de déplacement, formant une couche de revêtement d'argent pur presque submicronique sur la surface du circuit imprimé. Parfois, certains composés organiques sont ajoutés pendant le processus d'immersion de l'argent, principalement pour prévenir la corrosion de l'argent et éliminer les problèmes de migration de l'argent. Cependant, cette fine couche de composés organiques est généralement difficile à mesurer avec précision, et l'analyse montre que sa proportion pondérale est inférieure à 1 %.
Même lorsqu'elle est exposée à des environnements complexes tels que la chaleur, l'humidité et la pollution, la couche d'argent formée par le processus d'immersion peut toujours présenter de bonnes propriétés électriques et une bonne soudabilité, mais son éclat peut diminuer. En raison de l’absence d’une couche de nickel sous la couche d’argent, l’argent par immersion n’est pas aussi résistant physiquement que le nickelage autocatalytique/l’or par immersion.
trempage dans l'étain
Étant donné que tous les matériaux de soudure sont actuellement à base d’étain et que la couche d’étain peut parfaitement s’adapter à tout type de soudure, de ce point de vue, le procédé d’étain par immersion a de larges perspectives de développement. Cependant, dans le passé, les circuits imprimés traités par trempage à l'étain étaient sujets à des problèmes de moustaches d'étain. Au cours du processus de brasage, les phénomènes de moustaches d'étain et de migration de l'étain ont posé de sérieux problèmes de fiabilité, ce qui a considérablement limité l'application de la technologie de trempage dans l'étain. Plus tard, en ajoutant des additifs organiques à la solution d'immersion d'étain, la structure de la couche d'étain a été transformée avec succès en particules, surmontant efficacement les difficultés mentionnées ci-dessus- et conférant également au processus d'immersion d'étain une bonne stabilité thermique et une bonne soudabilité.
Le processus d'étain par immersion peut former des composés intermétalliques plats en cuivre et étain, ce qui rend l'étain par immersion comparable au nivellement à l'air chaud en termes de soudabilité, sans les problèmes de planéité qui sont gênants par le nivellement à l'air chaud, et sans les dangers cachés de la diffusion du métal dans le nickelage chimique/l'or par immersion. Cependant, la durée de stockage des plaques de fer blanc par immersion est limitée et si elles sont laissées trop longtemps, de l'oxyde d'étain se formera à leur surface, ce qui affectera l'effet de soudage. Par conséquent, il est nécessaire de suivre strictement l’ordre d’immersion de l’étain lors du montage.
Autres procédés de traitement de surface
Or nickelé électrolytique
La galvanoplastie nickel-or peut être considérée comme le « frère aîné » de la technologie de traitement de surface des PCB, qui existe depuis la naissance des PCB et a progressivement dérivé d'autres processus. Ce processus implique la galvanoplastie d’une couche de nickel sur la surface du conducteur de la carte PCB, suivie de la galvanoplastie d’une couche d’or. La fonction principale du nickelage est d’empêcher la diffusion entre l’or et le cuivre. De nos jours, le nickel-or électrolytique est principalement divisé en deux catégories : l'une est le placage à l'or doux, principalement utilisé pour le placage de fil d'or lors de l'emballage des puces ; L'autre type est le placage à l'or dur, principalement utilisé pour l'interconnexion électrique au niveau de joints non soudés, tels que les doigts en or. Il convient de noter que dans des circonstances normales, les opérations de soudage peuvent rendre l’or galvanisé fragile, raccourcissant ainsi sa durée de vie. Par conséquent, le soudage sur de l’or électrolytique doit être évité autant que possible ; Cependant, la probabilité de fragilisation dans le nickelage autocatalytique/l'or par immersion est relativement faible en raison de la couche d'or fine et uniforme.
Placage chimique de palladium
Le processus de placage autocatalytique au palladium est assez similaire à celui du placage autocatalytique au nickel. Le principe principal est d'utiliser un agent réducteur, tel que le phosphate monosodique, pour réduire les ions palladium en palladium sur une surface catalytiquement active. Le palladium nouvellement généré peut également servir de catalyseur pour favoriser la réaction continue, obtenant ainsi des couches de placage de palladium de n'importe quelle épaisseur. Le placage chimique au palladium présente les avantages d’une fiabilité de soudage élevée, d’une bonne stabilité thermique et d’une excellente planéité de surface. Cependant, le palladium est un métal précieux relativement rare, ce qui entraîne un coût relativement élevé pour ce procédé.