【2017年整理】PCB的表面工艺处理方式.doc

PCB的表面工艺处理方式 PCB的“表面”指的是PCB上为电子元器件或其他系统到PCB的电路之间提供电气连接的连接点，如焊盘或接触式连接的连接点。裸铜本身的可焊性很好，但是暴露在空气中很容易氧化，而且容易受到污染。这也是PCB必须要进行表面处理的原因。 一、各种表面处理方式介绍 1、热风整平HASL 采用热风整平（HASL， Hot-air solder leveling）表面处理技术足以满足波峰焊的工艺要求， HASL是在世界范围内主要应用的表面处理技术，但是有三个主要动力推动着电子工业不得不考虑HASL的替代技术：成本、新的工艺需求和无铅化需要。该工艺是指在PCB最终裸露金属表面覆盖63/37的锡铅合金。热风整平锡铅合金镀层的厚度要求为12.7um至38.1um。热风整平工艺对于控制其镀层的厚度和焊盘图形较为困难，不推荐使用于有细脚距元件的PCB，原因是细脚距元件（≤0.4mm）对焊盘平整度要求高 ；热风整平工艺的热冲击可能会导致PCB翘曲，厚度小于0.7mm的超薄PCB不推荐采用该表面处理方式。此外，热风整平工艺使用的Sn-Pb焊料也不符合环保要求(RoHS指令)。 2、有机焊料防护（OSP） 有机可焊性保护层（OSP, Organic solderability preservative）是一种有机涂层，用来防止铜在焊接以前氧化，也就是保护PCB焊盘的可焊性不受破坏。PCB 表面用OSP处理以后，在铜的表面形成一层薄薄的有机化合物，从而保护铜不会被氧化。在组装过程中（回流焊），OSP很容易就熔进到了焊膏或者酸性的Flux里面，同时露出活性较强的铜表面，最终在元器件和焊盘之间形成Sn/Cu金属间化合物，因此，OSP用来处理焊接表面具有非常优良的特性。OSP不存在铅污染问题，所以环保。平整度好尤其适合于密脚距PCB。OSP也是目前PCB主要的表面处理方式。OSP的局限性 由于OSP透明无色，所以检查起来比较困难，很难辨别PCB是否涂过OSP。 OSP本身是绝缘的，它不导电。OSP无法用来作为处理电气接触表面，比如按键的键盘表面、金手指等。 在存储过程中，OSP表面不能接触到酸性物质，温度不能太高，否则OSP会挥发掉。 3、化镍浸金(ENIG) 化镍浸金俗称化学镍金，PCB的铜金属面采用非电解镍层厚度为2.5um~5.0um，浸金（99.9%的纯金）层的厚度为0.08um~0.23um。时，外面的Au会迅速融解在焊锡里面，焊锡与Ni形成Ni/Sn金属间化合物。ENIG涂层中的金是通过化学置换反应镀覆到镍镀层上，因而镀层很薄。ENIG处理过的PCB表面非常平整，共面性很好，此工艺适于细脚距元件的PCB及按键接触面。 ENIG 的工艺过程比较复杂， ENIG处理过的PCB表面在ENIG或焊接过程中很容易产生黑盘效应（Black pad），从而给焊点的可靠性带来灾难性的影响。 4、电镀镍金 [; G它是在PCB表面导体先镀上一层镍后再镀上一层金，镀镍主要是防止金和铜间的扩散。电镀镍金有两类：镀软金（纯金，金表面看起来不亮）和镀硬金。镍层的厚度为5～5 um，镀硬金镀层厚度大于等于1.3 um，镀软金镀层厚度小于等于0.8 um。 电镀镍金（硬金）主要用在非焊接处的电性互连如“金手指”， 软金主要用于微波和高速电路的传输线。 5、浸银(Immersion silver) 通过浸银工艺处理，薄（5～15μin，约0.1～0.4μm）而密的银沉积提供一层有机保护膜，铜表面在银的密封下，大大延长了寿命。浸银的表面很平，而且可焊性很好。 浸银焊接面可焊性很好，同时不像OSP那样存在导电方面的障碍，但是在作为接触表面（如按键面）时，其强度没有金好。但是当暴露在潮湿的环境下时，银会在电压的作用下产生电子迁移。 6、浸锡 由于两个原因才采用了浸锡工艺：其一是浸锡表面很平，共面性很好；其二是浸锡无铅。但是在浸锡过程中容易产生Cu/Sn金属间化合物，Cu/Sn金属间化合物可焊性很差。 浸锡的最大弱点是寿命短，尤其是存放于高温高湿的环境下时，Cu/Sn金属间化合物会不断增长，直到失去可焊性。 二、常用表面处理方法对比 1、常见表面处理方法特性： 物理性能 Sn-Pb HASL 浸Ag 浸Sn OSP ENIG 保存寿命(月) 18 12 6 6 24 可经历回流次数 4 5 5 34 4 成本 中等 中等 中等 低 高 工艺复杂程度 高 中等 中等 低 高 工艺温度 240°C 50°C 70°C 40°C 80°C 厚度范围,微米 1-25 0.05-0.20 0.8-1.2 0.2-0.5 0.05-0.2Au 3-5Ni 助焊剂兼容性 好 好 好 一般 好 环保 不环保（含铅） 环保 环保 环保 环保 其他 厚