印刷電路板：如何選擇表面處理？

為了防止銅的氧化并確保組件的良好可焊性，印刷電路的表面必須經(jīng)過精加工步驟。這里是概述和一些提示，可幫助您為應(yīng)用程序選擇最佳的整理方法。

焊料的質(zhì)量取決于所用印刷電路和安裝在表面上的電子組件的初始質(zhì)量（關(guān)于焊接）。這種質(zhì)量稱為可焊性。通過金屬化或任何其他工藝對印刷電路進(jìn)行精加工的目的是保持母材的可焊性，并提供與焊點(diǎn)的最佳界面。

如果您的應(yīng)用程序具有RoHS豁免條款，允許您繼續(xù)使用鉛，則可以保留在PCB制造過程中用作蝕刻掩模的錫鉛。回流后，SnPb具有良好的光潔度。

但是主要的表面光潔度仍然是熱空氣焊料整平（HASL）方法，該方法包括通過浸入熔融合金浴中然后在熱空氣中整平來選擇性沉積錫鉛。長期以來，這種可焊接的表面處理被認(rèn)為是最堅(jiān)固的，可實(shí)現(xiàn)連貫的裝配。然而，面對不斷增加的電路復(fù)雜性和組件密度，它卻顯示出其局限性。

替代涂層使用電解或浸沒

隨著2006年RoHS指令的實(shí)施，印刷電路中鉛的消失導(dǎo)致表面處理方面出現(xiàn)了許多替代方案。這些一方面可以避免在整個(gè)過程中使用鉛，另一方面可以實(shí)現(xiàn)薄涂層和更細(xì)的間距。

1、有機(jī)可焊性防腐劑（OSP）或有機(jī)鈍化

我們將考慮的第一種方法是有機(jī)鈍化，也稱為OSP（有機(jī)可焊性防腐劑）。OSP是浸漬或噴涂選擇性結(jié)合至銅并提供保護(hù)性有機(jī)金屬層的水基有機(jī)化合物的過程。

好處

該過程簡單且廉價(jià)；它不使用有毒材料，并且比其他過程消耗更少的能源；它產(chǎn)生非常平坦的表面，并確保在回流期間具有足夠的潤濕性。

缺點(diǎn)

儲存期短，剔除次數(shù)有限，組件的可靠性也不例外。

我們將研究的其他飾面是通過使用銀，錫或金對銅表面進(jìn)行金屬化來完成的。該金屬化可通過化學(xué)沉積或通過電解沉積來進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)指出的是，即使少量存在這些金屬也會改變最終組裝合金的性質(zhì)。

2、熱風(fēng)整平或通過熱風(fēng)整平鍍錫

熱風(fēng)整平是HASL的一種變體，它不使用鉛：將事先用液體產(chǎn)品潤濕的印刷電路板浸入液體錫銅浴中，然后干燥。用壓縮空氣去除多余的合金。

好處

可焊性和潤濕性良好，生產(chǎn)成本低。

缺點(diǎn)

平坦度不允許組裝細(xì)間距的元件，并且錫擴(kuò)散到銅中。

3、ENIG（化學(xué)鎳/沉金）

ENIG（化學(xué)鍍鎳/沉金）工藝包括化學(xué)鍍鎳，然后浸入沉積非常薄的金層。鎳可以保護(hù)銅，并且是零件要焊接到的表面。

它還可以防止銅擴(kuò)散到金中，金的作用是在存儲期間保護(hù)電路。該過程有兩種變體：

-在某些情況下，可以在沉積節(jié)省焊料的清漆之后進(jìn)行鎳金的選擇性沉積；

-在其他情況下，該沉積發(fā)生在所有外部銅上的備用清漆之前。

基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是IPC-4552PCB的化學(xué)鍍鎳/沉金（ENIG）鍍層規(guī)范。

ENIG非常適合多層或具有細(xì)間距組件的電路。它用于帶有SMD插件的PCB。

好處

沉積物均勻且平坦，潤濕性好，多次反射的可能性，保存期長。

缺點(diǎn)

高生產(chǎn)成本和浸入金（稱為黑墊）之前與鎳氧化有關(guān)的缺陷風(fēng)險(xiǎn)，在焊接BGA時(shí)會引起問題。

4、ENEPIG（化學(xué)鎳/化學(xué)鈀/浸金）

ENEPIG是源自ENIG的過程；鈀的中間層可以避免鎳在浸入金之前被氧化（這會產(chǎn)生稱為黑墊的缺陷）。

基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是用于PCB的化學(xué)鎳/化學(xué)鈀/沉金（ENEPIG）電鍍的IPC-4556規(guī)范。

好處

該涂層可以完美地承受多次反射，可以保證良好的可焊性，并可以進(jìn)行可靠的組裝。它適用于鋁布線，最重要的是，它可以控制金線的熱超聲焊接。

缺點(diǎn)

總體成本高，當(dāng)鈀層厚時(shí)，可焊性降低，并且潤濕性不佳。

5、鍍錫或化學(xué)錫

化學(xué)錫（鍍錫）是通過化學(xué)位移反應(yīng)直接施加到銅板上的沉積金屬涂層。近年來，對該舊方法進(jìn)行了修改，并且提高了表面處理的性能。基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是IPC-4554PCB浸錫鍍層規(guī)范。

化學(xué)錫正在卷土重來，并有望在短期內(nèi)成為ENIG的首選替代表面處理劑。該表面處理與壓配連接和小間距組件組裝兼容。

好處

沉積物均勻且具有良好的潤濕性，可能會發(fā)生多次反射；表面處理是壓配連接器和底板的理想選擇。

缺點(diǎn)

厚度難以控制；錫很容易氧化，會產(chǎn)生“晶須”，細(xì)絲會引起短路。儲存期限為6個(gè)月。

6、鍍銀或化學(xué)銀沉積

將電路浸入含有銀鹽的酸性溶液中可得到化學(xué)銀的沉積物（鍍銀）?；鶞?zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是IPC-4553PCB浸銀鍍層規(guī)范。

好處

均勻沉積，良好的潤濕性，是粘接銀線的理想解決方案。

缺點(diǎn)

儲存時(shí)間短，在硫或氧的存在下會氧化。

7、硬電解金或硬金工藝

最后，硬金（硬電解金）是一種電解工藝，其中在鎳層上鍍一層金。與ENIG工藝不同，可以通過改變電鍍周期的持續(xù)時(shí)間來調(diào)整金層的厚度。

好處

硬金非常耐用，通常用于高磨損區(qū)域，例如邊緣連接器的手指和鍵盤。更一般地，當(dāng)卡片的暴露表面受到摩擦?xí)r，使用這種表面處理。動(dòng)觸點(diǎn)，摩擦，插拔等

缺點(diǎn)

硬金由于成本高和可焊性較低，通常不應(yīng)用于可焊接區(qū)域。

如何做出選擇？

無論PCB電路板的類型和預(yù)期的規(guī)格如何，我們建議您考慮以下條件：

l成本

l成品的使用環(huán)境

l步驟的技巧

l有無鉛

l高頻的可能性（用于射頻應(yīng)用）

l儲存時(shí)間

l耐摔落和沖擊

l耐溫度

l生產(chǎn)的數(shù)量和速度。