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La finition de surface sans plomb – mais laquelle?

Cette question est d'actualité pour beaucoup d'entreprise depuis l'interdiction du plomb et représente pour les fabricants de circuits imprimés et les câbleurs un véritable casse-tête.

Les investissements conséquents pour toutes les finitions ne sont pas toujours rentabilisés.

La sous-traitance représente du temps et de l'argent, présente des risques qui ne sont pas toujours justifiables.

Ainsi le câbleur se trouve face à un grand choix d'alliages, qu'il s'agisse de pâtes à braser ou de matière pour souder.

C'est encore plus difficile pour les fabricants de circuits imprimés auxquels on demande jusqu'à 6 différentes finitions qui doivent de surcroît se poser la question du type d'alliage à utiliser lors du traitement sans plomb HAL.

La situation est complexe du fait des arguments pour et contre souvent évalués différemment.

Les évaluations suivantes sont une somme d'arguments issus de différentes sources et n'ont aucunement la prétention d'être la solution. Ils ne sont que des amorces de réflexions qui peuvent aider dans la prise de décision

1. HAL - Hot Air Levelling

C'est certainement le traitement de surface le plus répandu pour les circuits rigides, et de par sa teneur en plomb de 37% le plus sujet à critiques.

Les alternatives existent, les alliages proposés se différencient essentiellement par leur composition et leur limite de fusion leurs prix ainsi que de leur compatibilité avec les équipement existants.

Ainsi l'alliage comportant de l'argent avec son point de fusion est idéal pour les résistances aux températures des ensembles mais est relativement cher et agressif pour les équipements de protection.

2. OSP traitement de Surface organique

Un traitement de surface très répandu dans l'industrie des biens de consommation.

Ce traitement souvent méconnu dans les autres secteurs présente des avantages non négligeables.

Les développements dans ce secteur ont une réelle avancée.

Les perçages et Pads non câblés sont recouverts d'une fine pellicule qui disparaît totalement au moment de la soudure.

Il faut cependant s'assurer que toutes les surfaces et perçages seront soudés, étant donné que la couche s'effrite et l'oxydation du cuivre peut commencer.

3. Etain chimique

Ce traitement de surface est très répandu.

Il est relativement avantageux, ne nécessite pas de grande modification des machines, peut être utilisé aisément par tous les câbleurs, ses propriétés s'apparentent à celles de la finition HAL.

Mais c'est le traitement de surface dont les caractéristiques ne font pencher la balance ni du côté de ses partisans ni du côté de ses détracteurs.

La manipulation avant le traitement est délicate

Les avis sont partagés dès lors qu'on parle de manipulation et d'entreposage. Les empreintes digitales sont tout aussi critiques que l'entreposage en atmosphère humide importante.

Un stockage long terme entre deux phases de re-fusion n'est pas recommandé, il n'y a plus de possibilité de re-fusion multiples.

Comme dans le cas de l'OSP, les Pads et les perçages sont recouverts d'étain lors du traitement pour éviter toute corrosion éventuelle.

Les produits chimiques qui entrent dans ce process de fabrication représentent un problème de traitement des déchets, le fabricant, doit donc intégrer dans sa réflexion des techniques respectueuses de l'environnement.

4. Nickel/Or chimique

C'est le traitement de surface qui de par son prix n'est pas réalisé pour des circuits standards.

Comme dans le cas de l'Etain chimique, la surface bien lisse qui se prête bien au câblage.

Elle est essentielle pour le bonding avec fils en aluminium, pour les applications de claviers par pression (à éviter pour les versions à frottements) C'est une bonne alternative au nickel - or - électrolytique.

Cette finition n'est proposée par les fabricants qu'en faisant appel à de la sous traitance.

Le process crée une contrainte thermique pour le circuit, mais est contraignante que le procédé HAL, cependant le vernis est soumis pendant 40 minutes à une température de 90°.

Des doutes ont été émis quant à la tenue sur le long terme de cette finition. Des composants se sont dessoudés sous contraintes mécaniques - un résultat de la diffusion intermétallique entre le cuivre et le métal.

5. Argent chimique

Dans la mesure où nous ne traitons que très peu de surface avec ce procédé, il nous est difficile d'argumenter.

Avec les mêmes propriétés que l'étain chimique, et de meilleures propriétés de contact mais coûteux de par la matière noble, ce procédé n'a que peu de partisans.

Ce procédé est beaucoup plus répandu en Angleterre et outre Atlantique.

Les arguments techniques qui démontreraient des avantages marquants manquent cependant.

En conclusion

Malgré toutes les discussions en ce qui concerne le sujet du sans plomb, le traitement de surface HAL a encore de beaux jours devant lui dans la mesure où une législation commune n'est pas, dans un proche avenir, mise en place.

Les inconvénients des traitements chimiques font que ce procédé ne sera utilisé que dans des cas bien spécifiques.

Comme par exemple en cas de finepitch, de bonding, …

Il ne faut pas oublier que la soudure sur une surface chimique n'a qu'une durée de vie limitée suite à absence de vernis protecteur ou manque d'isolant.

La solution idéale n'a pas encore été trouvée, preuve en sont les circuits imprimés qui nous viennent d'Asie.

En Asie aussi le sujet traitement de surface est d'actualité et personne n'a encore trouvé de solution.

Le traitement nickel/or chimique y est procédé standard, mais dès qu'il s'agit de réduire les coûts on passe à l'Etain chimique, l'OSP ou à l'argent chimique.

Même si on a tendance en Asie, contrairement à ce qui se passe en Europe, à prendre plus de risques.

Thomas Schürholz
Résponsable de la production db electronic Daniel Böck GmbH