Après la fabrication d'un circuit imprimé, les pistes de cuivre sont vulnérables à l'oxydation et à la corrosion au contact de l'environnement. Pour prolonger la durée de vie du circuit imprimé et protéger les pistes de cuivre, on applique une couche protectrice appelée vernis épargne. Cet article explore l'univers des vernis épargne pour circuits imprimés, en présentant leur importance, leurs applications et les principaux avantages qu'ils apportent au processus de fabrication.
Le vernis épargne est une couche protectrice appliquée sur un circuit imprimé. Il s'agit généralement d'une fine couche de polymère qui recouvre les pistes de cuivre et empêche la soudure d'adhérer aux zones non souhaitées. Le vernis épargne protège le circuit imprimé des agressions extérieures telles que la poussière et autres contaminants susceptibles de provoquer des courts-circuits à terme.
Il existe quatre principaux types de masques de soudure couramment utilisés dans la fabrication de circuits imprimés : les masques époxy liquides, les masques photosensibles liquides, les masques photosensibles à film sec et les masques pour les faces supérieure et inférieure.
Un masque de soudure supérieur permet à l'ingénieur électronicien d'identifier les ouvertures dans la couche de masque de soudure verte déjà ajoutée au PCB par l'une des techniques époxy, encre ou film. Les broches des composants peuvent ensuite être soudées sur la carte en utilisant ces emplacements identifiés. Le motif de pistes conductrices sur la face supérieure de la carte de circuit imprimé est appelé pistes supérieures et le masque de la face inférieure spécifie des ouvertures sur la surface inférieure.
Les masques de soudure liquide époxy sont le type de masque de soudure le plus rentable et le plus couramment utilisé dans l'industrie des PCB. Ils sont appliqués sur les PCB à l'aide d'un processus de sérigraphie. La sérigraphie consiste à utiliser un écran maillé avec des motifs de blocage d'encre pour transférer l'encre du masque de soudure sur le PCB, laissant derrière lui le motif de masque de soudure souhaité.
Une fois appliqués, les masques de soudure liquide époxy subissent un processus de durcissement. Cela peut impliquer un durcissement thermique, où le PCB est soumis à la chaleur pour initier une réaction chimique dans l'époxy. La chaleur provoque la réticulation et le durcissement de l'époxy, créant une couche protectrice et isolante sur les traces de PCB. Dans certains cas, l'exposition à la lumière UV peut également être utilisée dans le cadre du processus de durcissement, en fonction de la formulation spécifique du masque de soudure époxy.
Les masques de soudure Liquid Photoimageable (LPI) sont un choix populaire dans l'industrie des PCB en raison de leurs caractéristiques uniques et de leur rentabilité. Les masques de soudure LPI sont constitués de deux composants liquides séparés qui sont mélangés juste avant l'application. Cela garantit une durée de conservation plus longue pour les matériaux, car les garder séparés empêche un durcissement prématuré ou une dégradation.
Les masques de soudure LPI peuvent être appliqués à l'aide de différentes méthodes, notamment le revêtement par rideau, la sérigraphie et les applications par pulvérisation. Ces masques sont formulés en combinant divers polymères et solvants, ce qui donne un mélange qui peut former un mince revêtement adhérant à la surface de la zone cible sur le PCB. Un avantage notable des masques de soudure LPI est qu'ils éliminent souvent le besoin de finitions de surface supplémentaires, ce qui peut faire gagner du temps et de l'argent pendant le processus de fabrication des PCB.
Contrairement aux encres époxy classiques, les vernis de protection LPI sont sensibles aux UV. Après application sur le circuit imprimé, un court cycle de polymérisation initiale est effectué. Le panneau est ensuite exposé aux UV, soit par laser, soit par photolithographie. Cette exposition aux UV polymérise davantage le vernis LPI, le rendant durable et résistant aux agents de gravure et aux solvants.
Avant l'application du masque, les panneaux sont soumis à un nettoyage et sont vérifiés pour tout signe d'oxydation. Cela se fait à l'aide d'une solution chimique, d'une solution d'oxyde d'aluminium ou de pierre ponce en suspension pour frotter les panneaux.
Le masque de soudure à film sec est un film préfabriqué appliqué à la surface des cartes de circuits imprimés pour protéger des zones spécifiques pendant la soudure. Il est fait d'un matériau polymère photosensible et est laminé sur le PCB, l'exposant à la lumière UV pour définir le motif souhaité. Le motif de masque de soudure restant empêche les ponts de soudure et protège le PCB. Le masque de soudure à film sec offre une uniformité, une résolution précise, une bonne adhérence, une résistance chimique et une stabilité thermique. Il est compatible avec divers procédés de fabrication et contribue à la fiabilité et à la durabilité des PCB.
Le choix du masque de soudure dépend de facteurs tels que les exigences de l'application, le processus de fabrication et les caractéristiques de performance souhaitées du PCB.
La plupart des cartes ont un masque de soudure à encre époxy imprimé sur chaque face pour protéger la surface en cuivre et éviter les courts-circuits de soudure entre les composants lors de l'assemblage.
Les panneaux sont d'abord nettoyés et brossés pour éliminer toute ternissure de surface, puis sont transportés dans la salle jaune.
Chaque panneau est nettoyé une dernière fois pour éliminer toute trace de poussière, puis chargé dans la machine de revêtement verticale. Celle-ci recouvre simultanément les deux faces du panneau d'encre de vernis épargne époxy. Cette double action garantit l'encapsulation complète des pistes de cuivre, généralement situées à 35-40 microns au-dessus de la surface du panneau.
Source : https://www.youtube.com/watch?v=bjhBa7VdTEM
Lors de la conception d'un circuit imprimé, il est essentiel de suivre certaines directives pour garantir une application correcte du vernis épargne et son bon fonctionnement. Voici quelques recommandations générales pour la conception du vernis épargne :
Spécifications d'espacement : Définir un espace suffisant entre les ouvertures du masque de soudure et les pastilles ou pistes adjacentes. Cet espace, appelé dégagement, doit être d'au moins 0.2 mm, voire plus selon la précision d'alignement du processus de fabrication, afin d'éviter tout court-circuit potentiel.
Espacement régulier : assurez-vous que l’espacement autour des pastilles est uniforme. Un espacement irrégulier peut provoquer des courts-circuits si le vernis épargne empiète trop près des pastilles ou des pistes à certains endroits.
Éviter les angles aigus : Évitez les angles aigus entre le vernis épargne et les pastilles. Ces angles peuvent entraîner le décollement du vernis épargne de la carte lors des cycles thermiques, ce qui peut exposer les pistes et créer des points de défaillance potentiels.
Dimensionnement des ouvertures : dimensionnez correctement les ouvertures du masque pour permettre le dépôt de pâte à braser adéquat lors de l’assemblage. Il est courant de prévoir un joint de masque (l’espace entre deux ouvertures) d’environ 0.1 mm pour garantir un dépôt optimal de pâte à braser.
Repères de positionnement : Prévoir des repères de positionnement sur les couches de cuivre et les couches de vernis épargne. Ces repères sont essentiels pour l’alignement des couches lors de la fabrication et pour le positionnement des composants lors de l’assemblage.
Règles minimales d'espacement des pistes : Respectez les règles minimales d'espacement des pistes, imposées par les limites de résolution du procédé de vernis épargne. Le respect de ces règles garantit une application du vernis sans pontage entre les pistes rapprochées.
Prévention de l'oxydation : Le vernis épargne agit comme une barrière protectrice empêchant l'oxydation des pistes de cuivre sur le circuit imprimé. L'exposition à l'air et à l'humidité peut entraîner l'oxydation du cuivre, ce qui peut détériorer la conductivité électrique et affecter les performances globales du circuit imprimé. La couche de vernis épargne protège les pistes de cuivre de ces facteurs environnementaux, garantissant ainsi leur fiabilité à long terme.
Prévention des connexions indésirables : L’utilisation d’interconnexions spéciales pour circuits imprimés, telles que les vias et les trous métallisés, est courante pour établir des connexions entre les différentes couches d’un circuit imprimé. Le vernis épargne joue un rôle essentiel pour prévenir les connexions indésirables entre ces couches. En recouvrant les zones non souhaitées, le vernis épargne empêche la formation de ponts de soudure ou la création de connexions électriques indésirables, garantissant ainsi l’intégrité du circuit.
Protection contre la poussière et les saletés : La couche de vernis épargne forme une barrière physique qui empêche la poussière, les saletés et autres contaminants d’atteindre les connexions électriques et le substrat du circuit imprimé. Ces contaminants peuvent provoquer des courts-circuits, des interférences de signal ou une dégradation des performances électriques du circuit imprimé. Le vernis épargne agit comme un bouclier protecteur, préservant ainsi la propreté et la fiabilité du circuit imprimé.
Prévention de la corrosion : Le vernis épargne contribue également à prévenir la corrosion des connexions électriques. L’exposition à l’humidité ou à des environnements corrosifs peut entraîner la formation de corrosion sur les surfaces métalliques exposées. Le vernis épargne agit comme une barrière, protégeant les pistes de cuivre et les joints de soudure sous-jacents de la corrosion, et garantissant ainsi la fonctionnalité et la fiabilité à long terme du circuit imprimé.
Les exigences d'épaisseur spécifiques pour le masque de soudure peuvent varier en fonction de la conception spécifique du circuit imprimé, du processus de fabrication et des normes de l'industrie. Voici quelques points supplémentaires à considérer :
L'épaisseur minimale admissible du vernis épargne est souvent spécifiée par les normes industrielles ou le fabricant de circuits imprimés . En général, l'épaisseur minimale pour l'application du vernis épargne est d'environ 0.3 mil (7.6 micromètres) ou moins. Des couches de vernis épargne plus fines sont généralement appliquées près des bords des pistes ou dans les zones où l'espacement entre les composants ou les pistes est faible.
Bien qu'une épaisseur minimale soit définie, il est généralement recommandé d'appliquer une couche de vernis épargne légèrement plus épaisse afin de garantir une couverture et une protection adéquates. On recommande généralement d'appliquer une couche de vernis épargne d'environ 12.7 micromètres (0.5 mil) sur les pistes. Cette épaisseur est suffisante pour l'isolation, la protection et la prévention des ponts de soudure.
L'épaisseur du masque de soudure peut varier d'un PCB à l'autre, en particulier dans les zones présentant des géométries complexes, des traces fines ou des composants à haute densité. L'épaisseur peut être influencée par des facteurs tels que la méthode d'application (par exemple, sérigraphie, revêtement au rideau ou application par pulvérisation) et le matériau spécifique du masque de soudure utilisé.
Les masques de soudure PCB sont disponibles dans une variété de couleurs et de finitions, offrant une flexibilité de conception et de personnalisation. Le choix de la couleur et de la finition du masque de soudure peut avoir des implications à la fois fonctionnelles et esthétiques. Voici quelques options courantes fournies par VictoryPCB :
Fini lustré
et une transition qui soit juste.
le noir
rouge
jaune
blanc
rose
orange
violet
Bleu
Fini mat
et une transition qui soit juste.
le noir
blanc
Bleu
VictoryPCB est un fabricant professionnel de circuits imprimés (PCB) qui réalise vos PCB avec un vernis épargne de la plus haute qualité, afin de répondre à vos exigences. Pour toute question, n'hésitez pas à nous contacter à l'adresse [email protected] , nous serons ravis de vous aider.
