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PCBA常見的九種表面處理工藝

  PCBA表面的處理工藝多種多樣,這里介紹九種常見的處理工藝,以及它們的適用場景,下面跟小編來一起看看吧。


  1.裸銅板


  優(yōu)缺點很明顯:


  優(yōu)點:成本低、表面平整,焊接性良好(在沒有被氧化的情況下)。


  缺點:容易受到酸及濕度影響,不能久放,拆封后需在2小時內(nèi)用完,因為銅暴露在空氣中容易氧化;無法使用于雙面板,因為經(jīng)過第一次回流焊后第二面就已經(jīng)氧化了。如果有測試點,必須加印錫膏以防止氧化,否則后續(xù)將無法與探針接觸良好。


  純銅如果暴露在空氣中很容易被氧化,外層必須要有上述保護層。所以就需要在電路板加工中進行表面處理。


  2.OSP工藝板


  OSP不同于其它表面處理工藝之處為:它的作用是在銅和空氣間充當(dāng)阻隔層,簡單地說,OSP就是在潔凈的裸銅表面上,以化學(xué)的方法長出一層有機薄膜。因為是有機物,不是金屬,所以比噴錫工藝還要便宜。


  這層有機物薄膜的唯一作用是,在焊接之前保證內(nèi)層銅箔不會被氧化。焊接的時候一加熱,這層膜就揮發(fā)掉了。焊錫就能夠把銅線和元器件焊接在一起。但是這層有機膜很不耐腐蝕,一塊OSP的電路板,暴露在空氣中十來天,就不能焊接元器件了。電腦主板有很多采用OSP工藝。因為電路板面積太大了,OSP更加經(jīng)濟實惠。


  優(yōu)點:具有裸銅板焊接的所有優(yōu)點,過期的板子也可以重新做一次表面處理。


  缺點:1.OSP透明無色,所以檢查起來比較困難,很難辨別是否經(jīng)過OSP處理。2.OSP本身是絕緣的,不導(dǎo)電,會影響電氣測試。所以測試點必須開鋼網(wǎng)加印錫膏以去除原來的OSP層才能接觸針點作電性測試。OSP更無法用來作為處理電氣接觸表面,比如按鍵的鍵盤表面。3.OSP容易受到酸及溫度影響。使用于二次回流焊時,需在一定時間內(nèi)完成,通常第二次回流焊的效果會比較差。存放時間如果超過三個月就必須重新表面處理。打開包裝后需在24小時內(nèi)用完。


  3.熱風(fēng)整平(HASL)


  熱風(fēng)整平又名熱風(fēng)焊料整平,它是在PCB表面涂覆熔融錫鉛焊料并用加熱壓縮空氣整平(吹平)的工藝,使其形成一層既抗銅氧化又可提供良好的可焊性的涂覆層。熱風(fēng)整平時焊料和銅在結(jié)合處形成銅錫金屬化合物,其厚度大約有1~2mil。


  在穿孔器件占主導(dǎo)地位的場合,波峰焊是最好的焊接方法,而HASL足以滿足波峰焊的工藝要求,當(dāng)然對于結(jié)點強度要求高的情況下多采用電鍍鎳/金的方法。


  優(yōu)點:成本低


  缺點:1.HASL技術(shù)處理過的焊盤不夠平整,共面性不能滿足細間距焊盤的工藝要求。2.不環(huán)保,鉛對環(huán)境有害。


  4.鍍金板


  鍍金使用的是真正的黃金,即便只鍍了很薄一層,就已經(jīng)占了電路板成本的近10%。使用金作為鍍層,一是為了方便焊接,二是為了防腐蝕。即使是用了好幾年的內(nèi)存條的金手指,依然是閃亮如初,若是使用了相同時間的銅、鋁、鐵,現(xiàn)在已經(jīng)銹成一堆廢品。


  鍍金層大量應(yīng)用在電路板的元器件焊盤、金手指、連接器彈片等位置。我們用的最廣泛的手機電路板的主板大多是鍍金板,沉金板,電腦主板、音響和小數(shù)碼的電路板一般都不是鍍金板。


  優(yōu)點:導(dǎo)電性強,抗氧化性好,壽命長。鍍層致密,比較耐磨,一般用在邦定、焊接及插拔的場合。


  缺點:成本較高,焊接強度較差。


  5.化金/沉金(ENIG)


  化鎳浸金(ENIG),也稱化鎳金、沉鎳金,簡稱化金與沉金。ENIG是通過化學(xué)方法在銅面上包裹一層厚厚的,電性能良好的鎳金合金并可以長期保護PCB。內(nèi)層鎳的沉積厚度一般為120~240μin(約3~6μm),外層的金的沉積厚度一般為2~4μinch(0.05~0.1μm)。不像OSP那樣僅作為防銹阻隔層,其能夠在PCB長期使用過程中有用并實現(xiàn)良好的電性能。另外它也具有其它表面處理工藝所不具備的對環(huán)境的忍耐性。


  優(yōu)點:1.ENIG處理過的PCB表面非常平整,共面性很好,適合用于按鍵接觸面。2.ENIG可焊性極佳,金會迅速融入融化的焊錫里面,焊錫與Ni形成Ni/Sn金屬化合物。


  缺點:工藝流程復(fù)雜,而且想要達到很好的效果需要嚴格控制工藝參數(shù)。最麻煩的是,EING處理過的PCB表面在ENIG或焊接過程中很容易產(chǎn)生黑盤效益。黑盤的直接表現(xiàn)為Ni過度氧化,金過多,會使焊點脆化,影響可靠性。


  6.化學(xué)鍍鎳鈀浸金(ENEPIG)


  相比化鎳金,ENEPIG在鎳和金之間多了一層鈀,在置換金的沉積反應(yīng)中,化學(xué)鍍鈀層會保護鎳層防止它被交置換金過度腐蝕,鈀在防止出現(xiàn)置換反應(yīng)導(dǎo)致的腐蝕現(xiàn)象的同時,為浸金作好充分準備。鎳的沉積厚度一般為120~240μin(約3~6μm),鈀的厚度為4~20μin(約0.1~0.5μm)。金的沉積厚度一般為1~4μin(0.02~0.1μm)。


  優(yōu)點:它的應(yīng)用范圍非常廣泛,同時化學(xué)鎳鈀金表面處理相對化鎳金表面處理可有效防止黑盤(Black Pad)缺陷引起的連接可靠性問題,可以代替化鎳金。


  缺點: ENEPIG雖然有很多優(yōu)點,但是鈀的價格昂貴,是一種短缺資源。同時與化鎳金一樣,其工藝控制要求嚴格。


  7.噴錫電路板


  銀色的板子叫做噴錫板。在銅的線路外層噴一層錫,也能夠有助于焊接。但是無法像黃金一樣提供長久的接觸可靠性。對于已經(jīng)焊接好的元器件沒什么影響,但是對于長期暴露在空氣中的焊盤,可靠性是不夠的,例如接地焊盤、彈針插座等。長期使用容易氧化銹蝕,導(dǎo)致接觸不良;旧嫌米餍(shù)碼產(chǎn)品的電路板,無一例外的是噴錫板,原因就是便宜。


  優(yōu)點:價格較低,焊接性能佳。


  缺點:不適合用來焊接細間隙的引腳以及過小的元器件,因為噴錫板的表面平整度較差。在PCB加工中容易產(chǎn)生錫珠(solder bead),對細間隙引腳(fine pitch)元器件較易造成短路。使用于雙面SMT工藝時,因為第二面已經(jīng)過了一次高溫回流焊,極容易發(fā)生噴錫重新熔融而產(chǎn)生錫珠或類似水珠受重力影響成滴落的球狀錫點,造成表面更不平整進而影響焊接問題。


  8.浸銀


  浸銀工藝介于OSP和化學(xué)鍍鎳/浸金之間,工藝較簡單、快速。浸銀是置換反應(yīng),它幾乎是亞微米級的純銀涂覆(5~15μin,約0.1~0.4μm)。有時浸銀過程中還包含一些有機物,主要是防止銀腐蝕和消除銀遷移問題,一般很難量測出來這一薄層的有機物,分析表明有機體的重量少于1%。即使暴露在熱、濕和污染的環(huán)境中,仍能提供很好的電性能和保持良好的可焊性,但會失去光澤。因為銀層下面沒有鎳,所以浸銀不具備化學(xué)鍍鎳/浸金所有的好的物理強度。


  優(yōu)點:浸銀焊接面可焊性良好,共面性很好,同時又不像OSP那樣存在導(dǎo)電障礙,但是作為接觸面(如按鍵面)時,其強度沒有金好。


  缺點:浸銀有一個重要的問題就是銀的電子遷移問題,當(dāng)暴露在潮濕環(huán)境下時,銀會在電壓的作用下產(chǎn)生電子遷移,通過向銀內(nèi)添加有機成分可以降低電子遷移問題。


  9.浸錫


  由于目前所有焊料是以錫為基礎(chǔ)的,所以錫層能與任何類型的焊料相匹配。但以前的PCB經(jīng)浸錫工藝后易出現(xiàn)錫須,在焊接過程中錫須和錫遷移會帶來可靠性問題,因此限制了浸錫工藝的采用。后在浸錫溶液中加入了有機添加劑,使錫層結(jié)構(gòu)呈顆粒狀結(jié)構(gòu),克服了之前的問題,而且還具有好的熱穩(wěn)定性和可焊性。


  浸錫的最大弱點是壽命短,尤其是存放于高溫高濕的環(huán)境下時,Cu/Sn金屬間化合物會不斷增長,直到失去可焊性。錫的沉積厚度不低于40μin(1.0μm)是比較合理的,這樣才能提供一個純錫表面,以滿足可焊性要求。

  缺點:浸錫的最大弱點是壽命短,尤其是存放于高溫高濕的環(huán)境下時,Cu/Sn金屬間化合物會不斷增長,直到失去可焊性。也沒有化學(xué)鍍鎳/浸金金屬間的擴散問題;只是浸錫板不可以存儲太久。


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