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2023-05-02
PCB表面处理工艺六大分类
PCB表面处理最基本的目的是保证良好的可焊性或电性能。由于铜在空气中很容易被氧化,而铜的氧化层对焊接有很大的影响,如果铜层被氧化则很容易造成假焊、虚焊,严重时会造成焊盘与元器件无法焊接,虽然可以采用强助焊剂除去大多数铜的氧化物,但强助焊剂本身的残留也会给产品带来腐蚀。因此业内普遍的处理方式是在PCB生产制造时增加一道工序,即在焊盘表面涂覆(镀)上一层物质,保护焊盘不被氧化。
(1)热风整平(喷锡)
热风整平又名热风焊料整平(俗称喷锡),它是在PCB表面涂覆熔融锡(铅)焊料并用加热压缩空气整(吹)平的工艺,以形成一层既抗铜氧化又可提供良好的可焊性的镀层。热风整平时焊料和铜在结合处形成铜锡金属间化合物。PCB进行热风整平时要沉在熔融的焊料中,风刀在焊料凝固之前吹平液态的焊料,风刀能够将铜面上焊料的弯月状最小化并阻止焊料桥接。热风整平分为垂直式和水平式两种,一般认为水平式较好,其镀层比较均匀,且便于实现自动化生产。
① HASL工艺的优点是:价格较低,焊接性能佳。
(2)有机可焊性保护剂(OSP)工艺
① OSP工艺的优点是:制程简单,表面非常平整,适合无铅焊接和SMT。
② OSP工艺的缺点是:焊接时需要氮气,且回流焊次数受限(多次焊接会导致膜被破坏,2次没有问题),不适合压接技术,不适合返修且存储条件要求高。
(3)全板镀镍金
① 镀金工艺的优点是:较长的存储时间(>12个月),适合接触开关设计和金线邦定,适合电测试。
② 镀金工艺的缺点是:较高的成本,金比较厚且金层厚度一致性差,焊接过程中,可能因金太厚而导致焊点脆化,影响强度。
(4)化学镀镍/浸金(ENIG)
化学镀镍/浸金也叫沉金,是在铜面上包裹一层厚厚的、电性良好的镍合金,这可以长期保护PCB。ENIG具有其他表面处理工艺所不具备的对环境的忍耐性,此外沉金也可以阻止铜的溶解,这将有益于无铅组装。
① ENIG工艺的优点是:不易氧化,可长时间存放,表面平整,适合用于焊接细间隙引脚及焊点较小的元器件,可耐受多次回流焊,适合返修,适合用作COB(Chip On Board)打线的基材。
② ENIG工艺的缺点是:成本较高,焊接强度较差,容易产生黑盘问题,镍层会随时间逐渐氧化,长期可靠性不良。
(5)其他表面处理工艺
其他表面处理工艺还包括沉锡工艺、沉银工艺、化学镍钯金和电镀硬金等。
① 沉锡工艺:由于与焊料的良好兼容性,使其具有良好的可焊性,同时其平整度优良,适合无铅焊接和压接;缺点是不耐存储。焊接过程最好有N2保护,且容易产生“锡须”。
② 沉银工艺:介于有机涂覆和化学镀镍/沉金之间,工艺比较简单,即使暴露在热、湿和有污染的环境中,银仍然能够保持良好的可焊性;缺点是不具备化学镀镍/沉金所具有的好的物理强度,存储条件要求高,易污染,易氧化,同时焊接强度不好,易出现微空洞问题。
③ 化学镍钯金:较沉金在镍和金之间多了一层钯,从而具有更好的抗腐蚀性,抵抗环境攻击性强,适合长时间存储,适用于无铅焊接、厚板和开关接触设计等。
④ 电镀硬金:常用于对耐磨性能要求高的电连接器“接触对”中。
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