PCB表面處理工藝六大分類

PCB表面處理工藝簡介

PCB表面處理最基本的目的是保證良好的可焊性或電性能。由于銅在空氣中很容易被氧化，而銅的氧化層對焊接有很大的影響，如果銅層被氧化則很容易造成假焊、虛焊，嚴重時會造成焊盤與元器件無法焊接，雖然可以采用強助焊劑除去大多數(shù)銅的氧化物，但強助焊劑本身的殘留也會給產(chǎn)品帶來腐蝕。因此業(yè)內(nèi)普遍的處理方式是在PCB生產(chǎn)制造時增加一道工序，即在焊盤表面涂覆（鍍）上一層物質，保護焊盤不被氧化。

目前國內(nèi)的PCB表面處理工藝有：噴錫（Hot Air Solder Leveling，HASL熱風整平）、OSP（防氧化）、全板鍍鎳金、沉金、沉錫、沉銀、化學鎳鈀金、電鍍硬金，某些特殊應用場合還會有一些特殊的PCB表面處理工藝。下面進行簡要介紹。

（1）熱風整平（噴錫）

熱風整平又名熱風焊料整平（俗稱噴錫），它是在PCB表面涂覆熔融錫（鉛）焊料并用加熱壓縮空氣整（吹）平的工藝，以形成一層既抗銅氧化又可提供良好的可焊性的鍍層。熱風整平時焊料和銅在結合處形成銅錫金屬間化合物。PCB進行熱風整平時要沉在熔融的焊料中，風刀在焊料凝固之前吹平液態(tài)的焊料，風刀能夠將銅面上焊料的彎月狀最小化并阻止焊料橋接。熱風整平分為垂直式和水平式兩種，一般認為水平式較好，其鍍層比較均勻，且便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

① HASL工藝的優(yōu)點是：價格較低，焊接性能佳。

② HASL工藝的缺點是：不適合用來焊接細間隙的引腳及過小的元器件，因為噴錫板的表面平整度較差，且在后續(xù)組裝過程中容易產(chǎn)生錫珠（solder bead），對細間隙引腳（fine pitch）元器件較易造成短路。

（2）有機可焊性保護劑（OSP）工藝

有機可焊性保護劑工藝是PCB銅箔表面處理的符合RoHS指令要求的一種工藝。世界范圍內(nèi)，目前有25％～30％的PCB使用OSP工藝，且該比例還在持續(xù)上升。OSP工藝可以用在低技術含量的PCB上，也可以用在高技術含量的PCB上，如單面電視機用PCB、高密度芯片封裝用PCB。對于含BGA器件的PCB，OSP應用也較多。事實上，對于沒有表面連接功能性要求或儲存期限定的應用場合，OSP工藝將是最理想的表面處理工藝。

① OSP工藝的優(yōu)點是：制程簡單，表面非常平整，適合無鉛焊接和SMT。

② OSP工藝的缺點是：焊接時需要氮氣，且回流焊次數(shù)受限（多次焊接會導致膜被破壞，2次沒有問題），不適合壓接技術，不適合返修且存儲條件要求高。

（3）全板鍍鎳金

全板鍍鎳金是在PCB表面導體上先鍍一層鎳再鍍一層金，鍍鎳主要是為了防止金和銅間的擴散。目前電鍍鎳金主要有兩類：鍍軟金（純金，表面看起來不亮）和鍍硬金（表面平滑且堅硬，耐磨，含有鈷等其他元素，表面看起來較光亮）。軟金主要用于芯片封裝時打金線，硬金主要用在非焊接處的電性互連。

① 鍍金工藝的優(yōu)點是：較長的存儲時間（＞12個月），適合接觸開關設計和金線邦定，適合電測試。

② 鍍金工藝的缺點是：較高的成本，金比較厚且金層厚度一致性差，焊接過程中，可能因金太厚而導致焊點脆化，影響強度。

（4）化學鍍鎳／浸金（ENIG）

化學鍍鎳／浸金也叫沉金，是在銅面上包裹一層厚厚的、電性良好的鎳合金，這可以長期保護PCB。ENIG具有其他表面處理工藝所不具備的對環(huán)境的忍耐性，此外沉金也可以阻止銅的溶解，這將有益于無鉛組裝。

① ENIG工藝的優(yōu)點是：不易氧化，可長時間存放，表面平整，適合用于焊接細間隙引腳及焊點較小的元器件，可耐受多次回流焊，適合返修，適合用作COB（Chip On Board）打線的基材。

② ENIG工藝的缺點是：成本較高，焊接強度較差，容易產(chǎn)生黑盤問題，鎳層會隨時間逐漸氧化，長期可靠性不良。

（5）其他表面處理工藝

其他表面處理工藝還包括沉錫工藝、沉銀工藝、化學鎳鈀金和電鍍硬金等。

① 沉錫工藝：由于與焊料的良好兼容性，使其具有良好的可焊性，同時其平整度優(yōu)良，適合無鉛焊接和壓接；缺點是不耐存儲。焊接過程最好有N2保護，且容易產(chǎn)生“錫須”。

② 沉銀工藝：介于有機涂覆和化學鍍鎳／沉金之間，工藝比較簡單，即使暴露在熱、濕和有污染的環(huán)境中，銀仍然能夠保持良好的可焊性；缺點是不具備化學鍍鎳／沉金所具有的好的物理強度，存儲條件要求高，易污染，易氧化，同時焊接強度不好，易出現(xiàn)微空洞問題。

③ 化學鎳鈀金：較沉金在鎳和金之間多了一層鈀，從而具有更好的抗腐蝕性，抵抗環(huán)境攻擊性強，適合長時間存儲，適用于無鉛焊接、厚板和開關接觸設計等。

④ 電鍍硬金：常用于對耐磨性能要求高的電連接器“接觸對”中。