PCB en cuivre lourd | Cuivre épais | Finition de surface des PCB en cuivre

Dans le monde des cartes de circuits imprimés (PCB), le choix de la finition de surface est essentiel à la performance globale et à la longévité des appareils électroniques. Le traitement de surface fournit un revêtement protecteur pour empêcher l'oxydation, améliorer la soudabilité et améliorer la fiabilité électrique du PCB. Un type de PCB populaire est le PCB en cuivre épais, connu pour sa capacité à gérer des charges de courant élevées et à offrir une meilleure gestion thermique. Cependant,la question qui se pose souvent est la suivante : des PCB en cuivre épais peuvent-ils être fabriqués avec différentes finitions de surface ? Dans cet article, nous explorerons les différentes options de finition de surface disponibles pour les PCB en cuivre épais et les considérations impliquées dans la sélection de la finition appropriée.

1.En savoir plus sur les PCB en cuivre lourd

Avant d'aborder les options de finition de surface, il est nécessaire de comprendre ce qu'est un PCB en cuivre épais et ses caractéristiques spécifiques. Généralement, les PCB dont l'épaisseur de cuivre est supérieure à 3 onces (105 µm) sont considérés comme des PCB en cuivre épais. Ces cartes sont conçues pour transporter des courants élevés et dissiper efficacement la chaleur, ce qui les rend adaptées aux applications d'électronique de puissance, d'automobile, d'aérospatiale et à d'autres appareils nécessitant une puissance élevée. Les PCB en cuivre épais offrent une excellente conductivité thermique, une résistance mécanique plus élevée et une chute de tension plus faible que les PCB standard.

2.Importance du traitement de surface dans la fabrication de circuits imprimés en cuivre lourd :

La préparation de la surface joue un rôle essentiel dans la protection des traces et des plots de cuivre contre l'oxydation et dans la garantie de joints de soudure fiables. Ils agissent comme une barrière entre le cuivre exposé et les composants externes, empêchant la corrosion et maintenant la soudabilité. De plus, la finition de surface contribue à fournir une surface plane pour les processus de placement de composants et de liaison de fils. Choisir la bonne finition de surface pour les PCB en cuivre épais est essentiel pour optimiser leurs performances et leur fiabilité.

3. Options de traitement de surface pour les PCB en cuivre lourd :

Nivellement de soudure à air chaud (HASL) :
HASL est l’une des options de traitement de surface des PCB les plus traditionnelles et les plus rentables. Dans ce processus, le PCB est immergé dans un bain de soudure fondue et l’excès de soudure est éliminé à l’aide d’une lame à air chaud. La soudure restante forme une couche épaisse sur la surface du cuivre, la protégeant de la corrosion. Bien que le HASL soit une méthode de traitement de surface largement utilisée, ce n'est pas le meilleur choix pour les PCB en cuivre épais en raison de divers facteurs. Les températures de fonctionnement élevées impliquées dans ce processus peuvent provoquer des contraintes thermiques sur les épaisses couches de cuivre, provoquant une déformation ou un délaminage.
Placage autocatalytique au nickel par immersion (ENIG) :
ENIG est un choix populaire pour le traitement de surface et est connu pour son excellente soudabilité et sa résistance à la corrosion. Il s’agit de déposer une fine couche de nickel autocatalytique puis de déposer une couche d’or par immersion sur la surface du cuivre. ENIG a une finition de surface plate et lisse, ce qui le rend adapté aux composants à pas fin et au collage de fils d'or. Bien qu'ENIG puisse être utilisé sur des PCB en cuivre épais, il est essentiel de prendre en compte l'épaisseur de la couche d'or pour garantir une protection adéquate contre les courants élevés et les effets thermiques.
Placage autocatalytique au nickel dans l'or par immersion au palladium autocatalytique (ENEPIG) :
ENEPIG est un traitement de surface avancé qui offre une excellente soudabilité, résistance à la corrosion et aptitude au collage des fils. Il s’agit de déposer une couche de nickel chimique, puis une couche de palladium chimique et enfin une couche d’or par immersion. ENEPIG offre une excellente durabilité et peut être appliqué sur des PCB en cuivre épais. Il offre une finition de surface robuste, ce qui le rend adapté aux applications haute puissance et aux composants à pas fin.
Étain à immersion (ISn) :
L'étain par immersion est une option alternative de traitement de surface pour les PCB en cuivre épais. Il plonge le PCB dans une solution à base d'étain, formant une fine couche d'étain sur la surface du cuivre. L'étain par immersion offre une excellente soudabilité, une surface plane et est respectueux de l'environnement. Cependant, lors de l'utilisation d'étain par immersion sur des PCB en cuivre épais, il convient de prendre en compte le fait que l'épaisseur de la couche d'étain doit être soigneusement contrôlée pour garantir une protection adéquate contre l'oxydation et le flux de courant élevé.
Conservateur organique de soudabilité (OSP) :
OSP est un traitement de surface qui crée un revêtement organique protecteur sur les surfaces de cuivre exposées. Il présente une bonne soudabilité et est rentable. OSP convient aux applications de puissance faible à moyenne et peut être utilisé sur des PCB en cuivre épais à condition que les exigences de capacité de transport de courant et de dissipation thermique soient respectées. L'un des facteurs à prendre en compte lors de l'utilisation de l'OSP sur des PCB en cuivre épais est l'épaisseur supplémentaire du revêtement organique, qui peut affecter les performances électriques et thermiques globales.

4. Éléments à prendre en compte lors du choix d'une finition de surface pour les PCB en cuivre lourd : lors du choix de la finition de surface pour un PCB lourd

PCB en cuivre, il y a plusieurs facteurs à considérer :

Capacité de charge actuelle :
Les PCB en cuivre épais sont principalement utilisés dans les applications à haute puissance. Il est donc essentiel de choisir une finition de surface capable de supporter des charges de courant élevées sans résistance ni surchauffe significative. Les options telles que ENIG, ENEPIG et l'étain à immersion conviennent généralement aux applications à courant élevé.
Gestion thermique :
Les PCB en cuivre épais sont connus pour leur excellente conductivité thermique et leurs capacités de dissipation thermique. La finition de surface ne doit pas gêner le transfert de chaleur ni provoquer de contraintes thermiques excessives sur la couche de cuivre. Les traitements de surface tels que ENIG et ENEPIG comportent des couches minces qui profitent souvent à la gestion thermique.
Soudabilité :
La finition de surface doit offrir une excellente soudabilité pour garantir des joints de soudure fiables et un bon fonctionnement du composant. Des options telles que ENIG, ENEPIG et HASL offrent une soudabilité fiable.
Compatibilité des composants :
Tenez compte de la compatibilité de la finition de surface sélectionnée avec les composants spécifiques à monter sur le PCB. Les composants à pas fin et la liaison par fil d'or peuvent nécessiter des traitements de surface tels que ENIG ou ENEPIG.
Coût:
Le coût est toujours un facteur important dans la fabrication de PCB. Le coût des différents traitements de surface varie en raison de facteurs tels que le coût des matériaux, la complexité du processus et l'équipement requis. Évaluez l’impact financier des finitions de surface sélectionnées sans compromettre les performances et la fiabilité.

Les PCB en cuivre épais offrent des avantages uniques pour les applications haute puissance, et le choix de la bonne finition de surface est essentiel pour optimiser leurs performances et leur fiabilité.Bien que les options traditionnelles telles que HASL puissent ne pas convenir en raison de problèmes thermiques, des traitements de surface tels que ENIG, ENEPIG, étain par immersion et OSP peuvent être envisagés en fonction des exigences spécifiques. Des facteurs tels que la capacité de transport de courant, la gestion thermique, la soudabilité, la compatibilité des composants et le coût doivent être soigneusement évalués lors de la sélection d'une finition pour les PCB en cuivre épais. En faisant des choix intelligents, les fabricants peuvent garantir une fabrication réussie et une fonctionnalité à long terme des PCB en cuivre épais dans une variété d'applications électriques et électroniques.