Les trous de passage jouent un rôle dans l’établissement de la connexion électrique entre les couches d’un PCB (carte de circuit imprimé). La fabrication du vernis épargne pour les trous de passage ne nécessitait pas d’attention particulière. Cependant, avec la tendance de développement vers la légèreté, la finesse et la miniaturisation des produits électroniques, les PCB ont commencé à évoluer vers une densité de plus en plus élevée. De plus, le progrès rapide des technologies d’assemblage telles que la SMT (technologie de montage en surface), le BGA (boîtier à billes) et le QFP (boîtier à broches plates) a conduit les clients à exiger davantage en matière de trous de passage bouchés par le vernis épargne.
Le bouchage des trous de passage par le vernis épargne présente les fonctions suivantes :
a. Il est capable d’empêcher l’étain sur la carte PCB de traverser les trous métallisés et d’être exposé à la surface des composants lors de la soudure à la vague après le montage des composants sur la carte de circuit.
b. Il est capable de résoudre efficacement le problème de flux généralement résiduel dans les trous métallisés et d’améliorer davantage la sécurité des produits.
c. Un état de dépression sous vide est formé sur le testeur après l’assemblage des composants.
d. Il est capable d’empêcher la pâte à braser à la surface de s’écouler dans le trou métallisé, évitant ainsi la formation de soudures creuses.
e. Il est capable d’empêcher la formation de billes de soudure à l’intérieur des trous métallisés et, en outre, d’éviter la génération de courts-circuits causés par l’éjection de billes d’étain lors du brasage par refusion.
Introduction de la technologie de fabrication des vias bouchés par vernis épargne
Le procédé de fabrication du bouchage des vias par vernis épargne comprend généralement le bouchage des vias, l’application du vernis épargne sur le PCB, le pré-cuisson, l’exposition, le développement et la polymérisation. Le procédé de fabrication est si long et difficile à contrôler que la qualité du produit peut rarement être garantie.
Comparée à la technologie d’application classique du vernis épargne, la fabrication de vias bouchés par vernis épargne suit des procédures équivalentes, à l’exception de la sérigraphie et du post-durcissement. Ainsi, le point essentiel pour optimiser le procédé de fabrication des vias bouchés par vernis épargne réside dans une surveillance et une gestion appropriées de la sérigraphie et du post-durcissement.
L’impression en sérigraphie pour le bouchage des vias par vernis épargne se présente principalement de deux manières : par plaque d’aluminium et par sérigraphie. Les avantages de la plaque d’aluminium incluent : une faible déformation et un alignement précis lors de l’impression en sérigraphie, bien qu’elle implique un procédé plus long et une efficacité de fabrication relativement faible. La sérigraphie désigne le procédé par lequel l’encre de vernis épargne s’écoule dans le trou de via par impression en sérigraphie. L’avantage essentiel de cette méthode réside dans une efficacité de fabrication élevée grâce à la réalisation simultanée de l’application du vernis épargne sur la carte et du bouchage des vias par vernis épargne. Cependant, la sérigraphie subit une grande déformation et l’alignement est difficile à contrôler. Lorsque la quantité de compensation est mal maîtrisée ou que les opérateurs ne parviennent pas à exercer un contrôle adéquat pendant l’impression en sérigraphie, un problème de bouchage insuffisant du vernis épargne se produira.
La post-polymérisation est principalement liée à la température et au temps de polymérisation. Les circuits imprimés avec des vias bouchés dépendent d’une polymérisation par segments, tandis que ceux sans vias dépendent d’une polymérisation en une seule étape.
Technologie de fabrication actuelle
• Impression en sérigraphie
a. Tôle d’aluminium. Une perceuse de même diamètre que l’outil de perçage est utilisée pour percer des trous.
b. Sérigraphie. Aucune exigence spécifique n’est précisée et les opérateurs n’ont aucune directive.
• Post-polymérisation
Paramètres pour le post-traitement : 80 °C pendant 30 minutes, 120 °C pendant 30 minutes et 150 °C pendant 60 minutes.
Problèmes les plus couramment rencontrés dans le procédé de fabrication des vias bouchés par vernis épargne
Les problèmes les plus couramment observés dans le procédé de fabrication des vias bouchés par vernis épargne comprennent :
a. Le bouchage du vernis épargne présente un mauvais remplissage avec du cuivre exposé au bord du via.
b. La planéité n’est pas obtenue au niveau des trous de via avec masque de soudure bouché et l’encre de masque de soudure est inégale au niveau du boîtier BGA.
c. L’huile de vernis épargne des ouvertures présente des bulles et des décollements après l’application du HASL (nivellement à l’air chaud)état de surface.
Raisons des problèmes et mesures d’amélioration
Problème n°1 : Le bouchage du vernis épargne présente un remplissage insuffisant avec du cuivre exposé à l’ouverture.
• Analyse des raisons.
Une quantité insuffisante de vernis épargne est utilisée pour le bouchage des vias, ce qui fait que certaines parties des trous de via ne sont pas couvertes de vernis épargne et que le cuivre est exposé à certains endroits du trou de via. Lors du processus d’impression de la sérigraphie, les vias sont concernés par les deux situations suivantes : diamètre de via identique ou proche, et diamètres très différents. Plus les trous de via sont petits, plus la résistance supportée par le vernis épargne sera élevée et plus le bouchage des vias avec le vernis épargne sera difficile.
• Mesures d’amélioration.
L’ouverture de la feuille d’aluminium doit être optimisée et les opérations de remplissage des vias par le vernis épargne lors de la fabrication doivent être réglementées.
Problème n°2 : La planéité n’est pas obtenue au niveau des trous de via avec vernis épargne bouché, et le vernis épargne est irrégulier au niveau du boîtier BGA.
• Analyse des raisons.
Le processus de fabrication suivant nous permet de constater que l’irrégularité de planéité ne se produit pas au bord du trou métallisé après l’insolation sur le PCB avec via bouché par le vernis épargne, tandis qu’elle apparaît après le post-cuisson. Des recherches plus approfondies indiquent que la raison essentielle de cette irrégularité réside dans le fait que les substances volatiles se dilatent dans le vernis épargne et repoussent celui-ci. Pour faciliter davantage l’impression, lors de la fabrication du vernis épargne, un solvant y est ajouté, de sorte que ce solvant doit être volatilisé autant que possible avant la cuisson à haute température du vernis épargne.
• Mesures d’amélioration.
Les paramètres de post-polymérisation doivent être modifiés en prolongeant convenablement le temps de polymérisation. Les substances volatiles contenues dans l’encre de vernis épargne doivent être réduites autant que possible avant la polymérisation à haute température.
Problème n°3 : Le vernis épargne des ouvertures présente des bulles et des décollements après l’application du traitement de surface HASL.
• Analyse des raisons.
Sans tenir compte des éléments concernant l’encre du vernis épargne, les bulles d’huile et le décollement se produisent généralement dans deux situations. La première est que le cuivre reçoit un mauvais prétraitement et que la capacité d’adhérence entre le cuivre et l’encre du vernis épargne est mauvaise. La seconde est une polymérisation insuffisante de l’encre du vernis épargne, ce qui entraîne une diminution de sa résistance à la chaleur. La première raison peut être exclue, car les circuits imprimés sont fabriqués avec les mêmes conditions de prétraitement.
• Mesures d’amélioration.
Conformément aux caractéristiques de la technologie de fabrication des vias bouchés par vernis épargne, les paramètres doivent être modifiés pour la phase de haute température lors de la post-polymérisation, afin que le vernis épargne soit complètement polymérisé à l’ouverture des trous métallisés.
En conclusion, les mesures efficaces pour améliorer la technologie de fabrication des vias bouchés par vernis épargne peuvent être résumées comme suit :
a. La clé pour maîtriser la fabrication de vias bouchés par le vernis épargne réside dans le réglage des paramètres pour l’impression en sérigraphie et la post-polymérisation.
b. La fabrication des ouvertures du pochoir sur la feuille d’aluminium joue un rôle significatif dans l’impression sérigraphique et le diamètre des ouvertures du pochoir doit être compris entre 0,4 mm et 0,45 mm.
c. Lors du bouchage du vernis épargne par impression sérigraphique, les trous métallisés doivent être remplis une fois afin d’empêcher l’air de pénétrer dans le vernis épargne.
d. Lors du post-cuisson, la durée de cuisson à basse température doit être suffisante pour permettre la volatilisation complète des substances volatiles dans le vernis épargne.
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