PCB表面處理方式

目前國內(nèi)電路板生產(chǎn)廠家的PCB表面處理工藝有：噴錫(HASL，hotairsolderleveling熱風平整)、沉錫、沉銀、OSP(防氧化)、化學沉金(ENIG)、電鍍金等等，當然，特殊應(yīng)用場合還會有一些特殊的PCB線路板表面處理工藝。不同的PCB表面處理工藝對最終的PCB加工報價有比較大的影響，不同的PCB表面處理工藝會有不同的收費。

1、熱風整平(HASL/LFHASL)

適用范圍：噴錫工藝曾在PCB表面處理工藝中處于主導地位，尤其對于尺寸較大的元件和間距較大的導線而言，卻是非常好的工藝。

優(yōu)點：價格較低，焊接性能佳。在密度較高的PCB中，噴錫工藝的平坦性將影響后續(xù)的組裝;故HDI板一般不采用噴錫工藝。

缺點：不適合用來焊接細間隙的引腳以及過小的元器件，這是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，對細間隙引腳元器件較易造成短路。使用于雙面SMT工藝時，這是因為第二面已經(jīng)過了一次高溫回流焊，非常容易發(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。

做法：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;

2、有機防氧化(OSP)

適用范圍：估計目前約有25%-30%的PCB使用OSP工藝，該比例一直在上升(很可能OSP工藝現(xiàn)在已超過噴錫而居于第一位)。OSP工藝可以用在低技術(shù)含量的PCB，也可以用在高技術(shù)含量的PCB上，如果單面電視機用PCB、高密度芯片封裝用板。對于BGA方面，OSP應(yīng)用也較多。PCB如果沒有表面連接功能性要求或者儲存期的限定，OSP工藝將是最理想的表面處理工藝。

優(yōu)點：具有裸銅板焊接的所有優(yōu)點，過期(三個月)的板子也可以重新做表面處理，但通常以一次為限。

缺點：容易受到酸以及濕度的影響。使用于二次回流焊時，要在一定時間內(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。打開包裝后在24小時內(nèi)就要用完。OSP是絕緣層，因此測試點必須加印錫膏以去除原來的OSP層才能接觸針點作電性測試。

做法：在潔凈的裸銅表面上，以化學的方法長出一層有機皮膜。這層膜具有防氧化，耐熱沖擊，耐濕性，用于保護銅表面于常態(tài)環(huán)境中不再繼續(xù)生銹(氧化或硫化等);與此同時又必須在后續(xù)的焊接高溫中，可以非常容易被助焊劑所迅速清除，以方便焊接;

3、化學沉鎳金

適用范圍：它主要用在表面有連接功能性要求和較長的儲存期的板子上，比如手機按鍵區(qū)、路由器殼體的邊緣連接區(qū)和芯片處理器彈性連接的電性接觸區(qū)。由于噴錫工藝的平坦性問題和OSP工藝助焊劑的清除問題，二十世紀九十年代沉金使用很廣;后來由于黑盤、脆的鎳磷合金的出現(xiàn)，沉金工藝的應(yīng)用有所減少，不過目前幾乎每個高技術(shù)的電路板生產(chǎn)廠家都有沉金線。

考慮到除去銅錫金屬間化合物時焊點會變脆，相對脆的鎳錫金屬間化合物處將出現(xiàn)很多的問題。因此，便攜式電子產(chǎn)品(如手機)幾乎都采用OSP、沉銀或沉錫形成的銅錫金屬間化合物焊點，而采用沉金形成按鍵區(qū)、接觸區(qū)和EMI的屏蔽區(qū)，即所謂的選擇性沉金工藝。估計目前大約有10%-20%的PCB使用化學鍍鎳/浸金工藝。

優(yōu)點：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以及焊點較小的元器件。有按鍵PCB板的首選(如手機板)?？梢灾貜投啻芜^回流焊也不太會降低其可焊性。可以用來作為COB(ChipOnBoard)打線的基材。

缺點：成本較高，焊接強度較差，這是因為使用無電鍍鎳制程，容易有黑盤的問題產(chǎn)生。鎳層會隨著時間氧化，長期的可靠性是個問題。

做法：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。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;

4、化學沉銀

適用范圍：沉銀比沉金便宜，如果PCB有連接功能性要求和需要降低成本，沉銀是一個好的選擇;加上沉銀良好的平坦度和接觸性，那就更應(yīng)該選擇沉銀工藝。在通信產(chǎn)品、汽車、電腦外設(shè)方面沉銀應(yīng)用得很多，在高速信號設(shè)計方面沉銀也有所應(yīng)用。

由于沉銀具有其它表面處理所無法匹敵的良好電性能，它也可用在高頻信號中。EMS推薦使用沉銀工藝是這是因為它易于組裝和具有較好的可檢查性。但是由于沉銀存在諸如失去光澤、焊點空洞等缺陷使得其增長緩慢(但沒有下降)。估計目前大約有10%-15%的PCB使用沉銀工藝。

特點：介于OSP和化學鍍鎳/浸金之間，工藝較簡單、快速。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。這是因為銀層下面沒有鎳，所以沉銀不具備化學鍍鎳/浸金所有的好的物理強度;

5、電鍍鎳金

適用范圍：PCB上用鍍鎳來作為貴金屬和賤金屬的襯底鍍層，對某些單面印制板，用常用作面層。對于重負荷磨損的一些表面，如開關(guān)觸點，觸片或插頭金，用鎳來作為金的襯底鍍層，可大大提高耐磨性。

當用來作為阻擋層時，鎳能有效地防止銅和其他金屬之間的擴散。啞鎳/金組合鍍層常常用來作為抗蝕刻的金屬鍍層，而且能適應(yīng)熱壓焊與釬焊的要求。唯獨只有鎳能作為含氨類蝕刻劑的抗蝕鍍層，而不需熱壓焊又要求鍍層光亮的PCB,通常采用光鎳/金鍍層。鎳鍍層厚度一般不低于2.5微米，通常采用4-5微米。

優(yōu)點：可大大提高耐磨性，并有效地防止銅和其他金屬之間的擴散。

缺點：顏色不夠亮，賣相略遜色沉金。

做法：在PCB表面導體先電鍍上一層鎳之后再電鍍上一層金，鍍鎳主要是防止金和銅之間的擴散?，F(xiàn)在的電鍍鎳金有兩類：鍍軟金(純金，金表明看起來不亮)和鍍硬金(表面平滑堅硬，耐磨，含有鈷等其它元素，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(如金手指)。

6、沉錫

沉錫被引入表面處理工藝是近十年的事情，該工藝的出現(xiàn)是生產(chǎn)自動化的要求的結(jié)果。沉錫在焊接處沒有帶入任何新元素，特別適用于通信用背板。在板子的儲存期之外錫將失去可焊性，因而沉錫需要較好的儲存條件。另外沉錫工藝中由于含有致癌物質(zhì)而被限制使用。估計目前大約有5%-10%的PCB使用沉錫工藝。

7、PCB混合表面處理工藝

選擇兩種或者兩種以上的表面處理方式進行表面處理，常見的方式有：沉鎳金+防氧化、電鍍鎳金+沉鎳金、電鍍鎳金+熱風整平、沉鎳金+熱風整平。

審核編輯 ：李倩