Comment éviter le décollement du cuivre
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- Stratégies d'amélioration et d'optimisation
- Conclusion
Le nivellement par air chaud (HASL) consiste à recouvrir la surface du cuivre exposé d'une couche d'alliage d'étain pour empêcher l'oxydation et fournir une bonne surface de soudure pour l'assemblage ultérieur. Le processus de base du HASL consiste à immerger brièvement la carte PCB dans un bain d'étain liquide à haute température. Grâce à l'action du flux et de l'étain à haute température, un alliage cuivre-étain (IMG) se forme. Ensuite, sur des rails de guidage, la carte est soulevée tandis qu'un gaz à haute pression souffle l'excès d'étain des zones non cuivrées et nivelle toute soudure inégale sur les plages de contact.
Le processus HASL offre une bonne soudabilité. Cependant, lors de l'opération réelle de HASL, il existe une tendance au décollement du cuivre : dans les PCB simple face, cela se produit le plus souvent sur les trous métallisés, et dans les PCB double face, sur les plages de trous traversants avec des couronnes annulaires étroites, en particulier pour les trous oblongs longs. Ce décollement du cuivre a ses causes principales :
1. La température du bain d'étain HASL de 275-300°C dépasse largement la température de transition vitreuse (point TG) de la carte. Lorsqu'elle est soumise à la haute température du bain d'étain et au jet de gaz à haute pression, la carte subit de fortes contraintes. Sans le support mécanique des larges plages de soudure en surface, le cuivre dans les trous PTH peut facilement se séparer des parois des trous.
2. Pendant le HASL, le cuivre et l'étain se combinent pour former un alliage cuivre-étain, ce qui peut corroder une partie du cuivre, réduisant ainsi l'adhérence au substrat de la carte.
Stratégies d'amélioration et d'optimisation
Pour illustrer, utilisons l'analogie de l'escalade d'une falaise. Si les deux mains peuvent s'accrocher à la face saillante de la falaise et que la zone de préhension est plus grande, l'escalade devient plus facile.
De même, la surface de cuivre à l'intérieur des parois des trous se comporte de manière similaire. Lorsque les couches supérieure et inférieure ont des plages de soudure (généralement recommandé d'avoir une couronne annulaire de 0,3 mm ou plus), l'adhérence est plus forte et l'apparition de décollement du cuivre est considérablement réduite.
Conclusion
Pour les PCB simple face ou double face avec de petites plages de soudure, envisagez de passer à des PCB double face (avec des plages de soudure supérieures à 0,3 mm) ou d'adopter un traitement de surface ENIG. Les plages de soudure dorées ont une surface plus lisse et conviennent aux cartes BGA.
Si la conversion en PCB double face n'est pas réalisable en raison d'un manque de dégagement ou d'autres raisons, envisagez d'utiliser l'ENIG.
Pour les cas où le cuivre dans les parois des trous n'est pas souhaité, optez pour des trous non métallisés. Si une connexion entre les deux faces est nécessaire, utilisez des vias sur les bords des plages de soudure (pour les applications à courant élevé, assurez-vous d'ajouter un nombre adéquat de vias).
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