Technologie PCB - Impact du traitement de surface des PCB sans plomb sur les TIC

Résumé: l'avènement des circuits imprimés sans plomb pose de nouveaux problèmes pour les tests en ligne (TIC). Cet article décrit les processus de traitement de surface de PCB existants et analyse leur impact sur les TIC. Indiquez que la clé des TIC est * * * La fiabilité du contact avec les points d'essai et décrivez les changements spécifiques qui doivent être apportés au cours de la construction du PCB pour répondre aux exigences des TIC.

Les TIC jouent encore un rôle important dans le processus de fabrication et de test des assemblages de cartes de circuits imprimés (PCA), mais comment la poursuite des PCB sans plomb affectera - t - elle la phase des TIC?

Cet article traitera du traitement de surface des PCB sans plomb, en particulier au stade des TIC du processus de fabrication, et révélera que le succès des tests de traitement de surface sans plomb dépend également de la contribution bénéfique du processus de construction du PCB.

Sélection de processus de traitement de surface PCB

Avant de comprendre la causalité, il est important de décrire les types de processus de traitement de surface de PCB disponibles et ce que ces types peuvent offrir. Il y a une couche de cuivre sur toutes les cartes de circuit imprimé (PCB). Si la couche de cuivre n'est pas protégée, elle est oxydée et endommagée. Il existe de nombreuses couches de protection différentes à choisir, les plus courantes étant le nivellement de soudure à air chaud (hasl), la protection de soudure organique (OSP), l'imprégnation Nickel - or sans électricité (enig), l'imprégnation argent et l'imprégnation étain.

Nivellement de soudure à air chaud (hasl)

Hasl est le principal procédé de traitement de surface du plomb utilisé dans l'industrie. Le processus est formé en immergeant la carte dans un alliage plomb - étain et en éliminant l'excès de soudure au moyen d'un « couteau à air». Par lame d'air, on entend l'air chaud soufflé à la surface de la feuille. Pour le procédé PCA, hasl présente de nombreux avantages: c’est le PCB le moins cher et la couche de surface peut être soudée après plusieurs soudures à reflux, nettoyage et stockage. Pour les TIC, hasl propose également un procédé permettant de recouvrir automatiquement les plots de test et les perçages avec de la soudure. Cependant, les surfaces hasl sont moins planes ou coplanaires que les méthodes alternatives existantes. Il existe maintenant des processus de remplacement hasl sans plomb qui gagnent en popularité en raison des propriétés de remplacement naturelles de hasl. Hasl a obtenu de bons résultats dans l'application depuis de nombreuses années, mais avec l'émergence de l'exigence d'un processus Vert « respectueux de l'environnement», l'existence d'un tel processus est devenue infinie. Outre le problème de l'absence de plomb, la complexité croissante des cartes et l'espacement plus fin exposent de nombreuses limitations du procédé hasl.

Avantages: la technologie de surface PCB la moins coûteuse, qui maintient la soudabilité tout au long du processus de fabrication, n'a pas d'impact négatif sur les TIC.

Inconvénients: le procédé au plomb est généralement utilisé. Le procédé au plomb est maintenant limité et sera finalement éliminé d'ici 2007. Pour un espacement des broches fin (< 0,64 mm), cela peut entraîner des problèmes de pontage et d'épaisseur de la soudure. Une surface inégale peut poser des problèmes de coplanarité lors de l'assemblage.

Protecteur de soudure organique

Le protecteur de soudure organique (OSP) est utilisé pour former une couche de protection mince et uniforme sur la surface de cuivre du PCB. Ce revêtement protège le circuit contre l'oxydation lors des opérations de stockage et d'assemblage. Ce processus existe depuis longtemps, mais ce n'est que récemment, avec la recherche de technologies sans plomb et de solutions d'asphalte fin, qu'il est devenu populaire.

Avec le traitement de surface OSP, si le point d'essai n'est pas soudé, cela causera des problèmes de contact avec les pinces à aiguilles dans les TIC. Le simple fait de passer à un type * * * plus tranchant pour traverser la couche OSP ne peut qu'endommager et percer les trous de test PCA ou les plots de test. Des études ont montré que le passage à une force de détection plus élevée ou le changement de type * * * a peu d'effet sur le rendement. Le cuivre non traité a une limite d'élasticité supérieure d'un ordre de grandeur à celle de la soudure au plomb, le seul résultat étant qu'il endommage les Plots d'essai en cuivre exposés. Toutes les directives de testabilité recommandent fortement de ne pas détecter directement le cuivre exposé. Lors de l'utilisation d'OSP, il est nécessaire de définir un ensemble de règles OSP pour la phase ICT. Les règles les plus importantes exigent que le moule soit ouvert au début du processus de PCB afin que la pâte à souder puisse être appliquée sur les plots de test et les trous de perçage qui doivent être en contact avec les TIC.

Avantages: coût unitaire comparable à hasl, bonne coplanarité, processus sans plomb et soudabilité améliorée.

Imprégnation d'argent

Le placage d'argent est une méthode de traitement de surface PCB nouvellement ajoutée. Il est principalement utilisé en Asie et est déployé en Amérique du Nord et en Europe. Pendant le soudage, la couche d'argent fond dans le point de soudure, laissant un alliage étain / plomb / argent sur la couche de cuivre. Cet alliage fournit des points de soudure très fiables pour les boîtiers BGA. Sa couleur contrastée le rend facile à inspecter et constitue une alternative naturelle à hasl en soudage.

L'immersion d'argent est une technologie de traitement de surface avec de très bonnes perspectives de développement, mais comme toutes les nouvelles technologies de traitement de surface, l'utilisateur final est très conservateur. De nombreux fabricants considèrent ce processus comme « à l’étude», mais il pourrait bien devenir le meilleur choix pour les processus de surface sans plomb.

Avantages: bonne soudabilité, surface lisse, remplacement naturel du trempage hasl.

Inconvénients: l'attitude conservatrice des utilisateurs finaux signifie que l'industrie manque d'informations pertinentes.

Imprégnation d'étain

Il s'agit d'un procédé de traitement de surface relativement nouveau qui présente de nombreuses caractéristiques similaires à celles du procédé d'imprégnation à l'argent. Cependant, d'importants problèmes de santé et de sécurité doivent être pris en compte en raison de la nécessité d'empêcher l'utilisation de thiourée (qui peut être un cancérogène) dans le processus d'imprégnation de l'étain lors de la fabrication de PCB. En outre, il convient de prêter attention à la migration de l'étain (effet "étain - bavure"), bien que les produits chimiques anti - migration puissent avoir un certain effet sur le contrôle de ce problème.

Avantages: bonne soudabilité, surface lisse et coût relativement faible.

Inconvénients: problèmes de santé et de sécurité, nombre limité de cycles thermiques.

Ci - dessus sont les principales méthodes de traitement sans plomb PCB. Hasl restera la technologie de traitement de PCB la plus utilisée. Dans ce cas, il n'y aura aucun changement pour les ingénieurs de test. Dans certains pays, hasl a été interdit par la loi et des alternatives ont été adoptées. Alors que la fabrication de PCA s'étend à de plus en plus de régions du monde différentes, de plus en plus de processus de traitement sans plomb peuvent être vus dans les tests TIC. Bien que l’osp ne soit pas une alternative naturelle à hasl, il est devenu l’option de traitement alternative préférée pour la recherche par les fabricants de PCA. Lorsque le processus n'est pas modifié pour permettre l'utilisation de la pâte à souder sur les Plots d'essai et les trous de perçage, cela entraîne des problèmes réels de fiabilité des tests TIC.

La conclusion est que le processus de traitement de surface PCB n'est pas parfait et que chaque méthode a ses propres problèmes à considérer. Certains de ces problèmes sont plus graves que d'autres, et tous ces processus de traitement de surface de PCB sans plomb nécessitent des modifications dans les étapes du processus pour éviter les problèmes de fiabilité de contact de pinces dans les TIC.

La détection directe de la surface de cuivre combinée à la force plus élevée nécessaire pour pénétrer dans la couche OSP crée une menace réelle potentielle d'endommager la couche mince de cuivre et de provoquer un court - circuit interne. Par conséquent, nous recommandons de ne jamais sonder les surfaces de cuivre exposées. Des exemples récents montrent qu'après 5 à 10 excitations de la pince, le trou de passage de la plaque ou le point d'essai peut être percé.

Pour certains fabricants de PCA, l’impact de l’osp sur les TIC pose tellement de problèmes qu’ils n’utilisent plus l’osp du tout. D'autres fabricants commencent à apprendre à se conformer aux « règles osp» énumérées ci - dessous. "Règles OSP" pour les fixations et procédures de test TIC: Faites attention aux dernières recommandations de test de l'industrie, telles que www.smta.org. - Ajoutez toujours de la pâte à souder aux points de connexion testés (plots de test ou perçages) et ne sondez pas la couche de cuivre exposée couverte par OSP.

La tendance chez certaines sociétés de PCB semble être que les OSP sont considérés comme une alternative naturelle à hasl. Ce choix peut être dû à la reconnaissance des économies de coûts unitaires. Les ingénieurs en TIC devraient être conscients de cette tendance: à moins que les Plots d'essai ne soient recouverts de soudure, les PCB revêtus OSP n'atteindront pas les performances des autres processus de traitement de surface optionnels sans plomb.