Quel est l'impact de la corrosion galvanique sur le circuit imprimé ?

Si vous vous êtes déjà demandé quel était l'impact de la corrosion galvanique sur un PCB, vous n'êtes pas le seul. Ce type de corrosion provoque la contamination des pistes voisines par une solution ou un liquide ionique, et de petits éclats se développent entre les pistes. Ces éclats peuvent provoquer des courts-circuits ou même désactiver un bloc fonctionnel sur le circuit imprimé. Si la corrosion affecte les lignes électriques de la carte de circuit imprimé, vous risquez de subir un dysfonctionnement complet de l'appareil.

Exemples de corrosion galvanique sur un PCB

La corrosion galvanique est un processus électrochimique par lequel la surface d'un métal réagit avec la surface d'un autre métal. Cette réaction a lieu en présence d'un électrolyte et se produit généralement entre des métaux différents. Dans les piles primaires, ce processus est exploité pour créer une tension utile.

Le processus de corrosion commence lorsque l'humidité, ou un liquide ionique, entre en contact avec une pièce métallique exposée. Au contact, des oxydes métalliques commencent à se développer et provoquent la corrosion de la surface. Ce processus peut également affecter les cartes de circuits imprimés adjacentes, provoquant des courts-circuits et la détérioration de l'ensemble de la carte.

L'utilisation d'inhibiteurs de corrosion est un moyen de minimiser la corrosion galvanique. Ceux-ci sont efficaces pour réduire le potentiel galvanique, mais nécessitent une surveillance constante. Ils augmentent également la conductivité de l'eau. Il est donc important d'entretenir correctement le circuit imprimé lorsque l'on travaille avec lui.

Une autre méthode de prévention de la corrosion galvanique consiste à utiliser une pâte antioxydante entre les connexions électriques en cuivre et en aluminium. Cette pâte est composée d'un métal dont le potentiel électrolytique est inférieur à celui du cuivre. Cela permet de s'assurer que les métaux n'entrent pas en contact les uns avec les autres et de minimiser le risque de corrosion galvanique.

La corrosion galvanique est souvent le résultat de l'utilisation de métaux différents dans les joints de soudure. C'est pourquoi il est essentiel de choisir le bon matériau pour les connecteurs. Les matériaux ayant le même potentiel ionique sont plus susceptibles de résister à la corrosion que ceux dont les métaux sont différents.

Procédé de réduction du degré de corrosion galvanique sur un circuit imprimé

Le degré de corrosion galvanique sur une carte de circuit imprimé peut être réduit de différentes manières. La première technique consiste à analyser le réseau et à trouver les causes de la corrosion galvanique, et la seconde à augmenter la surface du disque de revêtement organique (OSP) dans le réseau.

Les pastilles de cuivre d'un circuit imprimé sont protégées par une finition de surface, mais l'humidité peut s'infiltrer sous la finition. Une fois à l'intérieur, l'humidité réagit avec le cuivre et entame un processus de corrosion. Ce processus peut ensuite se propager le long du tracé. Dans de nombreux cas, la corrosion galvanique se produit en raison du contact entre deux métaux différents, comme le cuivre d'un circuit imprimé et le métal d'un composant. La présence d'un électrolyte corrosif augmente également le risque de corrosion galvanique.

La corrosion galvanique est un problème courant en électronique, en particulier dans les applications à grande vitesse. Elle se produit lorsque deux métaux différents sont en contact avec un électrolyte. Lorsque deux métaux différents sont en contact électrique, les atomes métalliques les plus réactifs perdent des électrons et provoquent une oxydation. Il en résulte un court-circuit.

La propreté des circuits imprimés est essentielle à leur longévité et à celle des appareils. Pour prévenir la corrosion, il faut d'abord les garder au sec et à l'abri des liquides. Par conséquent, les fabricants et les concepteurs de circuits imprimés doivent protéger soigneusement leurs circuits contre l'humidité qui s'accumule sur les conducteurs exposés.

Types de défaillances dues à la corrosion dans l'électronique

Les défaillances typiques de la corrosion galvanique dans les appareils électroniques sont dues à différents types de processus. L'un d'entre eux est la formation d'un film d'eau sur le circuit imprimé, qui peut entraîner des courants de fuite et un mauvais signal de sortie de l'appareil électronique. Un autre type de défaillance due à la corrosion est causé par un défaut dans le processus de fabrication. Ce type de corrosion entraîne souvent un court-circuit dans le commutateur.

La vitesse de corrosion dépend de plusieurs facteurs, dont la température et le milieu environnant. La présence d'humidité, de rosée ou de condensation accélère le processus. La présence de particules de poussière augmente également la vitesse de corrosion car elles retiennent l'humidité. Les particules de poussière proviennent de diverses sources, notamment le sol/sable, la fumée, les particules de suie et les sels.

L'acier inoxydable et le zinc sont des exemples de matériaux nobles et actifs. Plus la différence relative entre les deux métaux est élevée, plus la force exercée lors de la corrosion galvanique est importante. Une cathode ayant une grande surface se corrodera à grande vitesse en raison du courant élevé.

La corrosion galvanique est une préoccupation majeure dans le domaine de la conception industrielle. Le magnésium est un métal structurel très actif. Il est utilisé dans l'industrie aérospatiale et automobile. Le rapport entre la surface de la cathode et celle de l'anode influe également sur la quantité de courant produite par la corrosion galvanique. Les entretoises isolantes entre deux métaux peuvent également réduire le risque de corrosion galvanique en modifiant la distance qui les sépare.

Méthodes de détection des défaillances des circuits imprimés

Il existe plusieurs façons de détecter les défaillances des circuits imprimés. Parmi ces méthodes, on peut citer les rayons X, l'analyse des tranches et la microscopie optique. Chacune de ces méthodes est utile pour identifier et évaluer l'étendue des dommages subis par les circuits imprimés. Cependant, toutes ces méthodes ne conviennent pas à toutes les défaillances des circuits imprimés. Par exemple, les dommages causés par les décharges électrostatiques sont difficiles à détecter. Ils affectent les composants en ramollissant la soudure et en provoquant des courts-circuits multiples. Pour éviter ce problème, le processus de fabrication doit faire l'objet d'un suivi minutieux.

Rayons X

Les radiographies de circuits imprimés sont un outil utile pour détecter les défaillances des circuits imprimés. Ces images peuvent révéler des problèmes tels que des vides et des traces de soudure. Ces problèmes peuvent être dus à des gaz qui s'échappent ou à une surchauffe de la soudure.

Analyse des tranches

L'analyse des tranches est une méthode utilisée pour analyser la microstructure des circuits imprimés. Elle peut aider à détecter une grande variété de défaillances des circuits imprimés. L'analyse des tranches consiste à découper le circuit imprimé en sections verticales et horizontales et à examiner leurs caractéristiques transversales. Elle permet d'identifier de nombreuses défaillances de circuits imprimés, telles que la délamination, l'éclatement et un mauvais mouillage. Ces informations peuvent être utiles pour le contrôle de la qualité à l'avenir.

Microscopie optique

La microscopie optique peut être une méthode efficace pour détecter les défaillances des circuits imprimés. Elle fournit des images détaillées des sites de défaillance et peut être utilisée pour détecter les non-conformités et identifier les sources de contamination. Cette méthode est également utile pour documenter les échantillons au fur et à mesure de leur réception.

ALT

La méthode ALT de détection des défaillances des circuits imprimés est une approche plus directe de la mesure des joints de soudure et du dépôt de pâte à braser. Cette technologie utilise un faisceau laser pour balayer un assemblage de circuits imprimés et mesurer la réflectivité de divers composants. La valeur mesurée est ensuite comparée aux spécifications standard d'une carte pour déterminer s'il y a des défauts.

Analyse micro-infrarouge

Les défaillances des circuits imprimés sont généralement dues à des défauts au niveau des joints de soudure. En déterminant la cause du défaut, les fabricants peuvent prendre les mesures nécessaires pour éviter qu'il ne se reproduise. Ces mesures peuvent consister à éliminer la contamination de la pâte à braser, à s'assurer que le circuit imprimé a le bon rapport hauteur/largeur et à minimiser le temps de refusion du circuit imprimé. Diverses méthodes sont utilisées pour analyser les défaillances des circuits imprimés, allant de simples mesures électriques à l'analyse de coupes transversales d'échantillons au microscope.

ALT mesure le dépôt des joints de soudure

L'ALT (Aligned Light Transmitter) est une technologie plus récente qui permet de mesurer la hauteur et la forme des joints de soudure et le dépôt de pâte à braser sur les circuits imprimés. Cette technologie est plus précise et permet une mesure rapide. Le système ALT utilise plusieurs sources lumineuses, telles que des caméras ou des LED programmables, pour éclairer les composants des joints de soudure. La quantité de lumière réfléchie par chaque composant est mesurée à l'aide de la puissance du faisceau. Cependant, la réflexion secondaire peut entraîner une erreur de mesure, car le faisceau peut se refléter à partir de plusieurs positions.

Décharge électrostatique

La méthode des décharges électrostatiques (ESD) est utilisée pour détecter les défaillances des circuits imprimés. Une décharge électrostatique est le résultat d'un stress électrique extrême, qui peut provoquer une défaillance catastrophique et des dommages cachés. Elle peut se produire pour diverses raisons, notamment une forte densité de courant, un gradient de champ électrique accru et une formation de chaleur localisée. Les dommages qui en résultent sont difficiles à détecter et peuvent entraîner des défaillances majeures du produit. Les assemblages de circuits imprimés sont les plus sensibles aux décharges électrostatiques lorsqu'ils sont en contact avec d'autres objets porteurs de charges.

Conseils exclusifs de mise en page pour les puces BGA

Pour mettre en page une puce BGA, vous devez comprendre son empreinte. Il existe plusieurs types d'implantation. Vous pouvez choisir entre les Vias, les Fanouts et les marques fiduciaires. La fiche technique de la puce NCP161 indique la taille et la forme recommandées des pastilles.

Fanouts

Si vous concevez un circuit imprimé avec des puces BGA, il est important d'envisager le meilleur schéma de routage pour votre pièce. Une puce BGA à nombre de broches élevé, par exemple, nécessite une planification méticuleuse pour obtenir les bons schémas de routage d'évasion. Vous devrez prendre en compte des facteurs tels que le pas du composant et l'espacement souhaité entre ses billes.

Le meilleur itinéraire pour une puce BGA consiste en deux étapes de base. Tout d'abord, vous devez calculer le nombre de couches nécessaires pour acheminer les broches de signal. Il existe deux routes de base que vous pouvez utiliser pour votre BGA : un fanout traditionnel ou un fanout en os de chien. En général, la méthode de fanout en os de chien est utilisée pour les BGA à grand pas. Elle vous permet d'acheminer les deux rangées extérieures de broches sur la couche de surface, tout en laissant les plots intérieurs restants exempts de vias.

Marques fiduciaires

Les puces BGA sont largement utilisées dans l'assemblage électronique. Toutefois, en raison de leur forme particulière, elles présentent un risque accru de court-circuit lors de la soudure. Des conseils et des pratiques d'implantation appropriés peuvent vous aider à éviter ces problèmes. Dans cet article, vous apprendrez à placer correctement les puces BGA sur votre circuit imprimé afin de maximiser l'effet de la soudure.

La première étape d'une disposition correcte des puces BGA consiste à s'assurer que l'espacement des composants est correct. Habituellement, les pastilles ne sont pas numérotées de manière séquentielle, mais plutôt selon un format colonne-rangée. Les colonnes sont numérotées de gauche à droite, en commençant par A1. La broche A1 est généralement indiquée par une marque sur la face supérieure de la puce.

Marques d'angle

Lorsqu'il s'agit de la mise en page d'un PCB, les mêmes règles s'appliquent, que vous travailliez avec des puces BGA ou d'autres types de composants électroniques. La meilleure façon d'obtenir des performances optimales est de s'assurer que vos BGA sont montés à l'aide d'un puissant système à rayons X. Vous devez également utiliser un système de placement par vision pour vous assurer que vos BGA sont positionnés correctement. Vous devez également utiliser un système de placement par vision pour vous assurer que vos BGA sont positionnés correctement.

Lorsque vous travaillez avec des puces BGA à nombre de broches élevé, la planification est essentielle. Il se peut que vous deviez ajouter plusieurs couches de carte pour accueillir tous les routages d'échappement. Vous devez également étudier soigneusement l'emplacement des composants avant de commencer le routage des traces.

Intégrité de l'alimentation

Les puces BGA à nombre élevé de broches nécessitent une planification minutieuse avant le routage des traces. Vous devez également tenir compte des canaux de routage nécessaires pour les vias qui sortent des broches. Dans certains cas, il peut être nécessaire d'ajouter deux couches de carte supplémentaires pour accueillir les broches supplémentaires. En outre, les BGA ont plusieurs rangées et colonnes, ce qui nécessite un placement minutieux des composants.

La première étape consiste à décider de l'emplacement des BGA. Certains concepteurs utilisent des BGA flip-chip, dans lesquels certaines broches sont retirées des rangées intérieures. D'autres utilisent des microvias, qui sont percés au laser. Les vias aveugles sont également une option, mais ils sont plus coûteux. Les vias aveugles sont généralement inclus dans les plans d'implantation les plus coûteux.

Quelle est la différence entre Hasl sans plomb et Hasl avec plomb ?

Le HASL est un alliage d'étain et de plomb. Il forme facilement des joints et est souvent utilisé pour le soudage à la main. La solidité des joints est rendue possible par l'étroite liaison moléculaire entre les deux métaux. Il s'agit donc d'une finition de choix pour les applications à haute fiabilité.

L'HASL est un alliage d'étain et de plomb

Le HASL est un alliage d'étain et de plomb souvent utilisé pour les cartes électroniques. Il forme facilement des joints solides et est couramment utilisé pour le soudage à la main. Les deux types de HASL sont similaires et interagissent au niveau moléculaire. Ces similitudes font de l'HASL un excellent choix pour les applications à haute fiabilité.

La soudure étain-plomb présente plusieurs caractéristiques uniques. Les propriétés chimiques et physiques de la soudure étain-plomb ont fait l'objet de recherches approfondies au cours des 50 dernières années.

Il est plus fin

Les circuits imprimés sans plomb présentent plusieurs avantages par rapport à l'HASL. Parmi ces avantages, l'HASL a la meilleure durée de conservation. En outre, les PCB sans plomb sont plus faciles à étaler. Ils conviennent donc mieux au soudage du cuivre. Toutefois, les PCB sans plomb présentent plusieurs inconvénients.

L'HASL sans plomb est plus mince et présente une meilleure coplanarité que l'HASL avec plomb. La différence d'épaisseur de la couche de soudure est d'environ la moitié de la finition plomb-plomb. L'HASL sans plomb a un point de fusion plus élevé et nécessite une légère adaptation du processus de soudure. Le processus est similaire à celui de l'HASL standard mais utilise un flux spécial. Ce flux permet d'activer la surface en cuivre du circuit imprimé. Lorsque la soudure est appliquée sur la carte, il est important qu'elle ait une épaisseur uniforme. La lame d'air est un outil important dans ce processus.

Il est plus uniforme

Depuis que le mouvement en faveur du sans-plomb a commencé dans l'industrie électronique en 2006, le brasage sans plomb est devenu une méthode populaire pour l'assemblage des cartes de circuits imprimés. Avant le passage à la fabrication sans plomb, cette méthode était considérée comme une technologie dépassée. C'était pourtant la méthode de finition prédominante en Amérique du Nord, en Europe et en Asie, à l'exception du Japon. Cette méthode est désormais considérée comme la méthode préférée pour la production sans plomb. Plusieurs usines chinoises de fabrication de circuits imprimés ont installé des lignes HASL sans plomb pour répondre à la demande croissante en Europe. L'HASL sans plomb gagne également en popularité en Inde et en Asie du Sud-Est.

L'alliage sans plomb est beaucoup moins toxique pour l'homme que la version HASL. Sa température eutectique est d'environ deux cent soixante-dix degrés, ce qui est nettement inférieur à l'alliage sans plomb HASL. En outre, sa résistance mécanique et sa brillance sont supérieures à celles de son homologue plomb-étain. Toutefois, le sans-plomb présente certains inconvénients, tels que son coût plus élevé.

La durée de conservation est plus longue

La soudure sans plomb Hasl a une durée de vie plus longue que la soudure au plomb. Il est également moins cher et peut être retravaillé. Cependant, elle ne donne pas une finition lisse et n'est pas fiable dans les applications à pas fin. Elle crée également des ponts de soudure le long de la carte, ce qui rend la surface de la pastille de montage moins uniforme. La soudure à l'étain par immersion est une autre option. Il s'agit d'une substance métallique blanche qui est appliquée directement sur le cuivre. Les deux métaux sont très attirés l'un par l'autre.

La soudure sans plomb a une durée de vie plus longue que le plomb d'étain, mais elle présente quelques inconvénients. Le plomb d'étain est toxique et peut nuire à l'environnement. La soudure sans plomb est plus respectueuse de l'environnement. Elle est également plus facile à nettoyer. Contrairement à la soudure à base de plomb, la soudure sans plomb Hasl est compatible avec la plupart des finitions alternatives.

Il est conforme à la directive RoHS

La version sans plomb de l'HASL est similaire aux circuits imprimés HASL conventionnels, mais n'utilise pas d'étain-plomb dans le processus de production. Il s'agit d'une alternative conforme à la directive RoHS, mais qui peut ne pas convenir aux pièces ultra-minces, telles que les minuscules LED.

L'HASL sans plomb a une plage de température plus élevée de 260 à 270°C, un régime de température qui peut entraîner des résultats faussés et une défaillance de la carte. La HASL sans plomb est également moins efficace pour les composants SMD/BGA dont le pas des éléments est inférieur à 20 mm. En outre, le HASL LF est moins uniforme que le HASL Pb/Sn. Il peut également provoquer des courts-circuits en raison des vapeurs sans plomb exsudées pendant le processus d'application.