High Performance Electroplating Systems

Le cuivre et les alliages de cuivre pour conducteurs sont souvent revêtus par électrodéposition avec du métal pur tel que l’étain, l’argent et le nickel. Dans certains cas des revêtements en alliages tels que étain/plomb (revêtement à la soudure) ou les revêtements composites tels que l’argent par-dessus le nickel, etc., revêtus en plusieurs couches peuvent être appliqués.  Les revêtements sont appliqués afin d’améliorer les performances du conducteur.

Revêtement d’étain

L’étain appliqué en couche de métal pur est généralement reconnu comme permettant d’augmenter la température de fonctionnement des conducteurs de cuivre à 150°C et d’améliorer son aptitude au brasage. Le revêtement d’étain est en relation bon marché pour les performances qu’il permet d’atteindre. Il est principalement utilisé pour ses caractéristiques de température et d’aptitude au brasage. Les paramètres du cuivre étamé sont spécifiés dans la norme ASTM B 33.

En raison de sa température de fusion relativement basse, l’étain en revêtement n’est appliqué que sur des matériaux de base ne devant pas être soumis à de hautes températures de fabrication après l’application. Certains des alliages de cuivre de haute résistance et autre matériaux de base réclament un traitement à la chaleur ou une recuisson à la fabrication qui entrainerait la fonte du plaquage d’étain.

Les conducteurs de cuivre revêtus d’étain ont une durée de vie limitée quant à l’aptitude à la brasure. Dans la durée et suivant la température l’étain et le cuivre intéragissent en formant un alliage intermétallique. Cette réaction survient même à température ambiante et ne peut être prévenue par des emballages visant la protection. Lorsque tout l’étain a été consommé par la surface (alliage à base de cuivre), le conducteur perd son aptitude au brasage. L’oxydation de surface empêche ainsi l’aptitude au brasage ; donc il faut préserver de l’exposition à l’air et à l’humidité le conducteur à l’aide d’un emballage. La durée de conservation peut être optimisée par un emballage spécial et un stockage à température contrôlée.

Revêtement d’argent

Le revêtement d’argent est généralement reconnu comme permettant d’augmenter la température de fonctionnement des conducteurs en cuivre ou en alliages de cuivre jusqu’à 200°C. Le revêtement d’argent donne aussi au conducteur d’excellentes caractéristiques d’aptitude au brasage. L’argent conserve son aptitude au brasage si l’on utilise des emballages standards afin de le protéger de l’oxydation. Son aptitude au brasage ne diminue pas au long du temps en raison de la diffusion.

Le pur argent possède la plus haute des conductivités électriques de tous les métaux purs. Revêtir un conducteur d’argent améliore aussi ses aptitudes de transmission des hautes fréquences. Les signaux à haute fréquence électrique circulent le long de la surface d’un conducteur selon l’effet de peau et l’usage d’argent sur ce passage augmente les performances du conducteur. 

L’argent est un métal relativement mou, son oxyde est conducteur électrique et possède une faible résistance de contact. Les conducteurs revêtus d’argent sont donc dotés d’avantages multiples par rapport à d’autres matériaux de revêtement dans le cas de contacts à sertir. Les conducteurs standards revêtus d’argent ont une épaisseur minimale de revêtement de 40 micro-inches (0,000 040 inches) équivalent à 1μ comme il est spécifié dans la norme ASTM B 298. Les variations d’épaisseur peuvent être tolérées selon l’application.

Revêtement de nickel

Le revêtement de nickel est reconnu comme permettant d’augmenter la température d’utilisation des conducteurs en cuivre ou en alliages de cuivre à 260°C avec la très bonne résistance du nickel aux environnements corrosifs. Toutefois le nickel réclame un flux activé pour le brasage et en raison de sa dureté, les conducteurs revêtus de nickel peuvent montrer une variabilité légèrement plus grande dans la fiabilité des contacts à sertir que d’autres matériaux de revêtement.

Les conducteurs standards revêtus de nickel ont une épaisseur minimum de revêtement de 50 mico-inches (1,25 μ) comme spécifie la norme ASTM B 355.

Il existe une classe spéciale de revêtement de nickel désignée par 27 dans l’ASTM B 355. Cette classe de conducteurs contient un minimum de 27% (du poids) en revêtement de nickel. Ces conducteurs spécialisés sont généralement nécessaires dans les conditions de températures extrêmement hautes. 

Revêtements multicouches

La séquentialité des revêtements en différents métaux par-dessus le métal de base fournit une couche barrière entre la surface et le métal de base. Cela peut réduire les interactions intermétalliques entre la surface et le métal de base en maintenant les propriétés favorables du revêtement de surface.

Techniques de mesure d’épaisseur

La méthode standard de mesure de l’épaisseur du revêtement des brins de conducteurs se fait à partir de moyens électrochimiques. L’ASTM (B 33, B 298, et B 355) reconnait la conformité d’un testeur électronique d’épaisseur qui emploie une technique d’élimination électrochimique du revêtement (appelée communément méthode « Kocour » d’après le nom d’un fabriquant d’équipements). Cette technique colorimétrique utilise un courant contrôlé d’élimination du revêtement, le temps nécessaire afin d’éliminer le matériel de revêtement et le diamètre et la longueur de la surface échantillon dont on souhaite déterminer l’épaisseur du revêtement. 

Intégrité du revêtement

L’intégrité du revêtement peut être caractérisée en termes de continuité et d’adhérence du revêtement sur le métal de base.

Continuité du revêtement

Les exigences spécifient un complet recouvrement de la surface du fil. L’affleurement du métal de base, avant le toronnage, est inacceptable s’il est visible à l’œil nu. Afin de faciliter l’examen, les échantillons sont soumis à une solution de polysulfure de sodium (ASTM B 33, B 298, et B 355) qui noircit toute affleurante de cuivre.

Adhérence du revêtement

La couche plaquée doit adhérer au métal de base. Les tests d’adhérence appliquent un stress sur l’interface de plaquage. Retordre quelques longueurs de conducteur ou enrouler une longueur de conducteur autour de son propre diamètre produit un stress suffisant pour que certaines surfaces à l’adhérence médiocre apparaissent par décollement ou craquage de la couche de revêtement. Les specimens sont alors soumis au test du polysulfure de sodium. Le cuivre exposé noirci met en évidence les médiocres adhérences. 

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