Un aperçu du traitement de la couche externe des PCB

Dans un précédent article en deux parties, j'ai décrit les opérations de fabrication des PCB relatives au traitement des couches internes, au laminage, au perçage et au placage. La dernière étape du processus est le traitement de la couche externe, qui est décrit ci-dessous. Pour une description détaillée des finitions de la couche externe ; comment les différents vias sont formés et les étapes impliquées dans le processus de superposition multicouche, veuillez vous référer à mon blog précédent.

Le début du traitement de la couche externe

Une fois l'épaisseur de cuivre plaqué souhaitée d'un PCB atteinte, il est nécessaire de graver le cuivre entre les caractéristiques afin de définir le motif de la couche externe. Une préoccupation se pose quant à la manière de retirer le cuivre indésirable sans détruire l'intégrité du cuivre souhaité. La réponse est illustrée dans la Figure 1 qui décrit les étapes de traitement impliquées dans la finition des couches externes d'un PCB.

Ici, un métal différent est plaqué sur le cuivre qui doit rester sur le PCB après traitement, dans ce cas, étain-plomb, soudure ou un matériau conforme à ROHS (réduction des substances dangereuses). L'étain-plomb protège le motif en cuivre tout en permettant d'éliminer le cuivre indésirable. La figure 2 est une ligne typique utilisée à cet effet. Les étapes de ce processus comprennent :

Retirer le résist de placage pour exposer le cuivre qui doit être éliminé.
Éliminer le cuivre indésirable. Éliminer la plaque de soudure (Référencé comme SES—strip/etch/strip).

À ce stade du processus, le PCB apparaît comme montré à l'étape 12 de la figure 1. Un masque de stop-soudure et une légende ou sérigraphie sont encore nécessaires.

La figure 3 est une machine typique d'application de masque de soudure liquide. Le panneau PCB est suspendu verticalement dans la machine et un rideau de résist de soudure liquide est appliqué de chaque côté.

Après l'application du masque de stop-soudure, il est séché jusqu'à ce qu'il soit sec au toucher (tack dried). Le masque de soudure est photosensible. Dès qu'il est séché, il est placé dans une machine d'impression photo, comme celle montrée à la figure 4.

Le développement du masque de soudure est l'étape suivante du processus et cela implique de laver le masque qui recouvre les zones devant être soudées, ou les trous dans lesquels des composants tels que des connecteurs doivent être installés. Comme les pistes et les pastilles sont en cuivre, ce processus est appelé SMOBC (solder stop mask over copper).

Après l'application du masque de soudure, la légende ou le marquage est appliqué en utilisant les mêmes méthodes de sérigraphie qui sont utilisées pour placer un motif sur un T-shirt. Comme il s'agit d'un processus de sérigraphie, la taille, l'emplacement et la précision des caractéristiques qui peuvent être placées sur un PCB avec ce processus sont limités. Il faut faire attention pour s'assurer que les tailles de lettres et les largeurs de ligne sont dans les limites de ce processus. Dans certains cas, les légendes sont créées en utilisant un matériel photosensible similaire à la résist de soudure photoimagable liquide.

Suite à ce qui précède, le PCB est essentiellement terminé à l'exception de l'application d'un revêtement protecteur pour le cuivre exposé. Ce revêtement est nécessaire pour prévenir la corrosion des pads de montage des composants et du cuivre exposé qui se produira dans l'air ambiant en très peu de temps. L'application de la finition de la couche externe préservera la soudabilité de la carte. Ces finitions, ainsi que les avantages et inconvénients de chacune, qui sont décrits en détail dans le blog mentionné précédemment incluent :

• Nivellement par air chaud
• Revêtements organiques ou OSP tels que Entec 106
• Étain plaqué
• Soudure électrolytique
• Or électrolytique sur nickel électrolytique
• Nickel chimique sous or par immersion (ENIG)
• Nickel chimique, palladium, or par immersion (ENPIG)
• Palladium chimique, or par immersion (EPIG)
• Argent chimique
• Étain chimique

Suite à l'application de la finition de surface de la couche externe sélectionnée, l'étape restante dans le processus de fabrication du PCB est la dépanelisation. Cette opération est effectuée avec une machine qui ressemble à une perceuse.

Cependant, au lieu d'une mèche de perceuse, l'unité est équipée d'une fraise, semblable à celle utilisée pour usiner des pièces en bois. Cette fraise se déplace autour du périmètre du PCB et le découpe du panneau. Si des languettes de rupture doivent être créées, elles seront formées à ce stade du processus. À ce point, le PCB est terminé et tout ce qui reste est le test de carte nue.

Résumé

Le processus d'application de finitions de surface de la couche externe est la dernière étape dans le processus de fabrication du PCB. Ce processus implique de retirer le masque de gravure ; de graver le cuivre non désiré, de graver la plaque de soudure, d'appliquer un écran de soie ou une légende, et d'appliquer un revêtement protecteur sur les pads de montage des composants et le cuivre exposé. Suivre les étapes décrites tout au long du processus de fabrication du PCB garantira qu'une carte fabriquée fonctionnera comme prévu pour la durée de vie du produit.

Vous avez d'autres questions ? Appelez un expert chez Altium ou continuez à lire sur la planification de votre empilement de PCB multicouches dans Altium Designer®.

Références :

1. Ritchey, Lee W. et Zasio, John J., « Right The First Time, Un Manuel Pratique sur la Conception de PCB et de Systèmes Haute Vitesse Volume 2. »