Les circuits imprimés (PCB) peuvent subir divers traitements de surface, notamment le nickel/or chimique, le HASL, l’étain chimique et l’OSP (Organic Solderability Preservative). Mais à quoi servent ces finitions ? Le rôle principal est de protéger le cuivre exposé, en veillant à ce qu’il reste intact pendant le stockage et qu’il soit prêt pour le brasage (CMS, brasage à la vague ou sélectif, brasage manuel, etc.).
Brasage et finitions de surface
Lors du brasage, la finition de surface se dissout dans la pâte à braser ou l’étain (brasage à la vague), et le joint de soudure se forme avec le cuivre. En revanche, dans le cas d’une finition nickel/or chimique, la couche d’or protectrice se dissout dans la soudure et le joint se forme avec le nickel.
Les traitements de surface des circuits peuvent être classés comme organiques ou métalliques, chacun présentant des avantages et des inconvénients propres. Le choix de la finition dépend de l’application finale, du processus d’assemblage et du design du PCB. Parmi ces trois finitions, l’une d’entre elles se distingue par sa durabilité exceptionnelle : la finition hard gold. Cet article détaille ce qui rend le hard gold unique et ses applications les plus courantes.
Qu’est-ce-que la finition Hard Gold ?
La finition hard gold, également connue sous le nom de nickel or électrolytique, est une couche d’or déposée par électrolyse plus épaisse et plus résistante que le nickel/or chimique ou ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold). Cette finition est alliée à des métaux tels que le nickel ou le cobalt pour améliorer sa dureté et sa résistance à l’usure, ce qui la rend idéale pour les zones avec de nombreux contacts nécessitant des connexions électriques robustes.
Grâce à sa résistance plus élevée, l’or électrolytique est appliqué aux zones des circuits imprimés soumises à des contraintes mécaniques fréquentes. Les applications courantes incluent les connecteurs en bord de carte et les zones de contact, qui requièrent des connexions robustes et résistantes à l’usure pour assurer la transmission des données et la continuité électrique.
Applications de la finition Hard Gold
Connecteurs en bord de carte (Gold fingers) :
Les connecteurs en bord de carte, souvent appelés « doigts dorés », sont l’une des principales applications de la finition hard gold. Les doigts dorés ou plages de contact, revêtus de nickel/or électrolytique, sont situés en bord de carte. Ils sont essentiels pour les modules électroniques et jouent un rôle clé dans la fluidité de la transmission des données entre les composants interconnectés pour les appareils de type ordinateurs, smartphones et équipements industriels.
Une finition hard gold est essentielle pour les connecteurs en bord de carte, garantissant des connexions fiables et durables entre les circuits imprimés et les composants. La dureté et la résistance à l’usure importantes de l’or électrolytique permettent à ces connecteurs de maintenir des connexions électriques robustes pendant de longues périodes, même en cas d’utilisation répétée.
Les connecteurs en bord de carte sont particulièrement utilisés sur les cartes PCI (Peripheral Component Interconnect), qui nécessitent des insertions et des retraits répétés. La couche d’or épaisse et dure, améliore la résistance à l’usure mécanique, ce qui en fait un choix optimal pour les connexions à usage intensif.
Exemples d’applications nécessitant une finition hard gold :
- Modules de mémoire vive : Les doigts dorés assurent une connexion fiable entre les modules de mémoire et la carte mère.
- Connecteurs de carte SIM : Utilisés dans les smartphones pour assurer une connexion stable et durable, entre la carte SIM et le téléphone.
- Cartes d’extension de serveur : Elles permettent d’ajouter des capacités de stockage ou de réseau supplémentaires aux serveurs.
- Cartes mères industrielles : Résistent à une variété d’environnements et de conditions difficiles.
Claviers et zones de contact – Hard gold sélectif :
Les claviers ou les zones de contact sont de parfaits exemples de hard gold sélectif, où la finition n’est appliquée que sur des zones spécifiques à usage intensif. Dans les claviers, le dépôt d’or est utilisé sur les zones de contact pour assurer leur longévité et des performances constantes. La couche d’or empêche l’usure et la dégradation, ce qui permet de maintenir des connexions électriques fiables malgré les contacts répétés.
Ces zones de contact à l’intérieur du circuit imprimé nécessitent ce que nous appelons une métallisation sélective. Chaque zone métallisée doit être connectée électriquement à l’extérieur de la zone du circuit imprimé, de la même manière que les nourrices que nous utilisons pour les connecteurs en bord de cartes. Ces nourrices peuvent être implantées sur les couches externes mais très souvent, les couches internes sont utilisées pour ces connexions. Cela nécessite une bonne planification au stade de la conception du circuit imprimé, et nous vous recommandons vivement de demander l’aide de votre Field Application Engineer NCAB.
Spécifications techniques pour la finition Hard Gold :
| IPC Classe 1 | IPC Classe 2 | IPC Classe 3 | |
| Epaisseur minimale de l’or | 0.8µm | 0.8µm | 1.25µm |
| Epaisseur minimale du nickel | 2µm | 2.5µm | 2.5µm |
L’exigence de NCAB par défaut est l’IPC Classe 2. En comparaison, pour la finition ENIG, l’épaisseur minimale de l’or chimique est de 0,05 µm.
Avantages
- Finition durable, résistante aux frottements mécaniques.
- Longue durée de vie.
- Conforme à la norme RoHS.
Inconvénients
- Onéreuse
- N’est pas destinée à être soudée.
- Peut entrer en conflit avec d’autres finitions soudables sur la même carte.
- Le hard gold sélectif nécessite une conception appropriée pour les connexions métallisées.
Processus de fabrication
Étant donné qu’une finition hard gold est appliquée par un processus électrolytique, des nourrices sont nécessaires pour relier les pastilles dorées à l’anode. Ces pistes doivent être enlevées après la métallisation, ce qui peut être fait de deux manières :
1. Suppression mécanique par chanfrein
2. Suppression par gravure
Cela explique également pourquoi les claviers en hard gold avec métallisation sélective nécessitent une bonne anticipation lors de la phase de conception.
Conclusion
Une finition hard gold est le choix idéal pour les circuits imprimés nécessitant des connexions durables et très résistantes à l’usure. Bien qu’elle soit plus coûteuse en raison de l’augmentation de l’épaisseur de l’or, elle offre une résistance supérieure aux frottements mécaniques et garantit une longue durée de vie, tout en restant conforme à la directive RoHS.
Pour obtenir une estimation détaillée des coûts ou de plus amples informations, veuillez contacter votre interlocuteur NCAB habituel.