Surface de soudure ou finition du circuit imprimé, Partie 1 : Fonction et caractéristiques

Surface de soudure des circuits imprimés

La surface de soudure - également appelée surface finale ou finition du circuit imprimé - est une fine couche métallique ou organique que le fabricant de circuits imprimés applique sur les surfaces en cuivre des terminaisons des composants (pastilles de soudure). Le cuivre naturel ayant tendance à s'oxyder au contact de l'air, il serait difficile, voire impossible, de souder les composants de manière fiable. La surface de brasage recouvre le cuivre exposé sur le circuit imprimé et empêche ainsi la corrosion du cuivre. Ainsi, la brasabilité des circuits imprimés peut être préservée pendant la période de stockage garantie dans les conditions de stockage définies.

Comment se déroule le revêtement de surface ?

La surface de brasage est appliquée partiellement sur les connexions des composants par le fabricant de circuits imprimés après le processus de gravure du motif du circuit imprimé. La métallisation chimique est le procédé standard pour l'application d'une surface de brasage. Au préalable, un vernis épargne est appliqué partiellement sur la surface du circuit imprimé. Le vernis épargne ne laisse que les surfaces de soudure et de contact libres et sert de couverture pour le processus de revêtement de surface qui suit.

Il est important de savoir que la surface finale ne recouvre que les surfaces de soudure des composants ainsi que les surfaces de refroidissement et les surfaces de contact utilisées par les composants. Malgré le revêtement, le cuivre reste le véritable métal conducteur d'électricité à la surface des circuits imprimés.

Comment choisir la bonne surface de soudure ?

Il n'existe pas de solution universelle pour la "meilleure surface de brasage". Toutes les surfaces de brasage ont des points forts et des points faibles. En Europe, les surfaces finales les plus répandues sont les suivantes :

  • Nickel chimique/or (NiAu chimique, ENIG)
  • Chimique Etain (Sn chimique)
  • OSP (Organic Solderability Preservative, protection de surface organique)
  • Etamage à l'air chaud (HAL : Hot Air Leveling)
  • Argent chimique (Ag chimique)

Les critères de décision suivants doivent être pris en compte lors du choix de la surface finale :

  • Nombre de processus de brasage
  • Test de fonctionnement électrique
  • Capacité d'emprunt
  • Adaptation aux connecteurs et à la technique de pressage
  • Durée de stockage des circuits imprimés
  • Adaptation aux applications à pas fin

Lors de la prise de décision concernant la surface de brasage appropriée, il convient de prendre en compte l'application et le traitement du circuit imprimé lors du montage des composants. En effet, la surface de brasage peut avoir un impact direct sur le processus d'assemblage, la qualité, la fiabilité et la longévité. Une condition importante pour le processus de brasage ultérieur est une surface homogène pour les connexions des composants. Les composants à pas fin, en particulier, supposent un revêtement fin et plan des pastilles de brasage.

Quels sont les avantages et les inconvénients des différentes surfaces de soudure ?

Nickel chimique/or Etamage à l'air chaud (HAL) Chimique Étain OSP (protection organique contre le ternissement)
Épaisseur de la couche [µm]
Ni : 3 - 7
Au : 0,05 - 0,12
1 – 30
0,8 – 1,4
0,2 – 0,6
Soudure sur/brasabilité
Ni/très bon
Sn/très bon
Sn/très bon
Cu/bon
Test de fonctionnement électrique
sans problème
sans problème
sans problème
sans problème
Processus de refusion
jusqu'à 5
jusqu'à 5
jusqu'à 3
jusqu'à 3
Capacité d'emprunt
oui
non
non
non
Connecteur
oui
oui
non
non
Technique d'insertion en force
oui
oui
oui
oui
Conduite de procès
complexe
moyen
moyen
simplement
Durée de stockage [mois]
12
12
9
6
Application Finepitch
oui
non
oui
oui

Quelles sont les caractéristiques des différentes surfaces finales ? 

Pour faciliter la comparaison, le tableau suivant compare les propriétés des surfaces de brasage proposées par KSG :
Surface finale Avantages Inconvénients
Nickel chimique/or
- plan/coplanaire
- longue durée de conservation
- polyvalent
- relativement cher
- pas de rafraîchissement possible
- ne convient pas pour HF
Etamage à l'air chaud (HAL)
- surface éprouvée
- relativement bon marché
- longue capacité de positionnement
- Dépôt de lots sur pastilles
- Stress pour le matériel
- inégal/mauvaise coplanarité
- pas de Fine Pitches
- Enlèvement de cuivre dans les CD
Chimique Étain
- plan/coplanaire
- Rafraîchissement possible
- nombre limité d'étapes de température
- sensible à la manipulation et aux empreintes digitales
OSP (protection organique contre le ternissement)
- bon marché
- plan/coplanaire
- renouvelable
- sans nickel
- durée de conservation réduite