Le cuivre nu s'oxyde en quelques heures, et le cuivre oxydé ne prend pas la soudure. La finition de surface est un revêtement mince sur les pads qui garde le cuivre soudable jusqu'à l'assemblage. Elle décide aussi de la planéité des pads, ce qui compte pour les petits composants, et si la carte peut porter des contacts ou des liaisons par fil.
Les finitions
HASL (hot air solder leveling). La carte est plongée dans de la soudure fondue et l'excédent est soufflé à l'air chaud. Il existe en versions étain-plomb et sans plomb. Peu coûteux et robuste, avec une bonne soudabilité et une longue durée de conservation. La surface n'est pas plane : les pads finissent bombés, et les petits pads varient en épaisseur. Ce n'est pas un bon choix pour les composants à pas fin ou pour les BGA. La carte passe par un bain chaud, ce qui la contraint et peut voiler une carte mince. Le HASL sans plomb est nécessaire là où le plomb est restreint.
ENIG (nickel chimique, or par immersion). Une couche de nickel, de quelques micromètres d'épaisseur, est déposée chimiquement, puis une couche d'or très mince, d'une petite fraction de micromètre, protège le nickel. La surface est très plane, donc elle convient au pas fin et aux BGA, et elle a une longue durée de conservation. La soudure se lie au nickel ; l'or se dissout dans la soudure. Risque connu : une mauvaise qualité de surface du nickel dans le procédé peut donner des joints faibles (souvent appelé black pad). Un bon contrôle du procédé l'évite. Il coûte plus cher que le HASL ou l'OSP.
OSP (préservatif organique de soudabilité). Un film organique mince sur le cuivre qui le protège jusqu'à la première refusion, puis brûle. Plan, peu coûteux et sans plomb. La durée de conservation est plus courte que les finitions métalliques, et le film est endommagé par des refusions répétées, donc il convient aux cartes assemblées peu après la fabrication et soudées une ou deux fois. Le cuivre nu reste exposé aux points de test après l'assemblage, et le film est invisible, donc les marques de manipulation sont un risque.
Argent par immersion. Une couche d'argent mince déposée par déplacement. Plane, bonne pour le pas fin, et bonne aux hautes fréquences. Elle ternit dans un air contenant du soufre, donc elle demande un emballage et un stockage soignés et a une durée de conservation plus courte. Son coût est moyen.
Étain par immersion. Une couche d'étain mince. Plane, sans plomb, et peu coûteuse. L'étain sur le cuivre forme lentement un composé qui nuit à la soudabilité, donc la durée de conservation est limitée, et l'étain peut former des whiskers (de très fins poils métalliques) dans certaines conditions. Utilisé pour les connexions press-fit et pour certains travaux à pas fin.
ENEPIG (nickel chimique, palladium chimique, or par immersion). Comme l'ENIG avec une couche de palladium entre le nickel et l'or. Le palladium bloque la défaillance black pad et permet la liaison par fil ainsi que la soudure. Plan et durable ; coûte plus cher que l'ENIG.
Or dur (nickel et or électrolytiques). Une couche d'or beaucoup plus épaisse et plus dure, déposée par électrolyse et alliée avec un peu de cobalt ou similaire. Elle résiste à l'usure. Elle est utilisée pour les connecteurs de bord (doigts dorés) et les pads de contact qui sont branchés et débranchés. Elle est habituellement appliquée seulement à ces zones, et une autre finition couvre le reste de la carte. Coûteuse, et mauvais choix pour des pads de soudure ordinaires.
- HASL : soudure fondue soufflée à niveau. Le pad finit bombé, non plan.
- ENIG : une couche de nickel avec une couche d'or très mince dessus. Plan.
- ENEPIG : nickel, une couche de palladium, puis or mince.
- OSP : un film organique sur cuivre nu. Très mince et invisible.
- Argent ou étain par immersion : une couche métallique mince et plane.
- Or dur : nickel avec une couche d'or beaucoup plus épaisse, pour les contacts qui s'usent.
Comparaison
| Finition | Planéité | Pas fin et BGA | Durée de conservation | Classe de coût | Usage typique |
|---|---|---|---|---|---|
| HASL (étain-plomb) | Faible | Non | Longue | Faible | Composants traversants simples et composants plus grands, là où le plomb est autorisé |
| HASL (sans plomb) | Faible | Non | Longue | Faible | La même chose, là où le plomb est restreint |
| ENIG | Très bonne | Oui | Longue | Moyenne à élevée | Cartes générales à pas fin, BGA, cartes avec contacts |
| OSP | Bonne | Oui, si soudée rapidement | Courte | Faible | Cartes grand public assemblées rapidement |
| Argent par immersion | Bonne | Oui | Moyenne, sensible au stockage | Moyenne | RF, pas fin |
| Étain par immersion | Bonne | Oui | Limitée | Faible à moyenne | Press-fit, certains pas fins |
| ENEPIG | Très bonne | Oui | Longue | Élevée | Liaison par fil plus soudure, cartes exigeantes |
| Or dur | Bonne | Pas une finition de soudure | Longue | Élevée | Connecteurs de bord, contacts |
Les durées de conservation ici sont relatives. Les valeurs réelles varient selon le fabricant et l'emballage, et sont habituellement exprimées en mois ; demandez à l'usine la valeur qui vaut pour elle. Si les cartes seront stockées longtemps avant l'assemblage, demandez à l'usine comment les stocker.
La planéité compte au pas fin. Un composant plan ou un pochoir ne rencontre un pad bombé qu'à son point le plus haut.
- Les pads HASL sont bombés, et chaque dôme a sa propre hauteur.
- Le plan plat d'un composant ou d'un pochoir ne repose que sur le dôme le plus haut.
- L'ENIG est une couche de nickel mince et une couche d'or plus mince : le pad reste plan.
- Le vernis épargne entre les pads, le même dans les deux images.
Comment choisir
- Si vous ne savez pas, choisissez entre le HASL sans plomb et l'ENIG. HASL pour les cartes simples avec des composants plus grands, ENIG pour le pas fin, les BGA et les cartes où les pads plans comptent.
- Pas fin ou BGA signifie une finition plane. ENIG, OSP, argent ou étain par immersion, ENEPIG.
- Des doigts dorés signifient de l'or dur sur les doigts. Dites-le, et dites quelles zones.
- Une liaison par fil signifie l'ENEPIG ou une autre finition prévue pour la liaison.
- Une carte qui attendra avant l'assemblage demande une finition durable. L'ENIG et l'ENEPIG sont les choix sûrs.
- Sans plomb là où c'est requis. Si votre produit relève de restrictions sur les substances dangereuses, choisissez une finition sans plomb. Les réglementations produit définissent ce qui est nécessaire, et vous en êtes responsable.
- Mélanger les finitions coûte plus cher. De l'or dur sélectif sur une carte avec de l'ENIG ailleurs est une combinaison standard, mais chaque combinaison ajoute des étapes.
Problèmes courants
- Joints de soudure faibles sur ENIG. Rare quand le procédé est contrôlé ; demandez un rapport de procédé si vous avez une exigence de fiabilité.
- Pads ternes ou non mouillants après stockage. Typiquement une oxydation ou un ternissement dû à un stockage long ou un mauvais emballage.
- Soudure inégale sur les pads HASL. Un effet du procédé et non un défaut ; choisissez une finition plane.
- Or au mauvais endroit. Décrivez les zones d'or dans le dessin, pas seulement dans une note.
Comment cela apparaît quand vous commandez ici
Vous choisissez la finition comme l'une des options, et le prix suit. Les finitions disponibles sont listées sur la page des capacités. La vérification peut dire quand vos fichiers demandent une finition que vous n'avez pas commandée : par exemple, elle signale "un connecteur de bord (doigts dorés)" comme une caractéristique trouvée quand elle ne fait pas partie des options commandées. Un ingénieur confirme chaque commande. Pour les effets liés sur le prix, voir Ce qui détermine le prix d'un PCBA.