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幾種常見(jiàn)的PCB表面處理工藝優(yōu)缺點(diǎn)

文章來(lái)源:smt貼片加工 發(fā)布日期:2019-07-22 瀏覽次數(shù):61
一、裸銅板

優(yōu)缺點(diǎn)很明顯:

優(yōu)點(diǎn):成本低、表面平整,焊接性良好(在沒(méi)有被氧化的情況下)。

缺點(diǎn):容易受到酸及濕度影響,不能久放,拆封后需在2小時(shí)內(nèi)用完,因?yàn)殂~暴露在空氣中容易氧化;無(wú)法使用于雙面板,因?yàn)榻?jīng)過(guò)第一次回流焊后第二面就已經(jīng)氧化了。如果有測(cè)試點(diǎn),必須加印錫膏以防止氧化,否則后續(xù)將無(wú)法與探針接觸良好。

純銅如果暴露在空氣中很容易被氧化,外層必須要有上述保護(hù)層。所以就需要在電路板加工中進(jìn)行表面處理。


二、OSP工藝板


OSP不同于其它表面處理工藝之處為:它的作用是在銅和空氣間充當(dāng)阻隔層,簡(jiǎn)單地說(shuō),OSP就是在潔凈的裸銅表面上,以化學(xué)的方法長(zhǎng)出一層有機(jī)薄膜。因?yàn)槭怯袡C(jī)物,不是金屬,所以比噴錫工藝還要便宜。

這層有機(jī)物薄膜的唯一作用是,在焊接之前保證內(nèi)層銅箔不會(huì)被氧化。焊接的時(shí)候一加熱,這層膜就揮發(fā)掉了。焊錫就能夠把銅線(xiàn)和元器件焊接在一起。但是這層有機(jī)膜很不耐腐蝕,一塊OSP的電路板,暴露在空氣中十來(lái)天,就不能焊接元器件了。電腦主板有很多采用OSP工藝。因?yàn)殡娐钒迕娣e太大了,OSP更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

優(yōu)點(diǎn):具有裸銅板焊接的所有優(yōu)點(diǎn),過(guò)期的板子也可以重新做一次表面處理。

缺點(diǎn):

1.OSP透明無(wú)色,所以檢查起來(lái)比較困難,很難辨別是否經(jīng)過(guò)OSP處理。

2.OSP本身是絕緣的,不導(dǎo)電,會(huì)影響電氣測(cè)試。所以測(cè)試點(diǎn)必須開(kāi)鋼網(wǎng)加印錫膏以去除原來(lái)的OSP層才能接觸針點(diǎn)作電性測(cè)試。OSP更無(wú)法用來(lái)作為處理電氣接觸表面,比如按鍵的鍵盤(pán)表面。

3.OSP容易受到酸及溫度影響。使用于二次回流焊時(shí),需在一定時(shí)間內(nèi)完成,通常第二次回流焊的效果會(huì)比較差。存放時(shí)間如果超過(guò)三個(gè)月就必須重新表面處理。打開(kāi)包裝后需在24小時(shí)內(nèi)用完


三、熱風(fēng)整平(HASL)


熱風(fēng)整平又名熱風(fēng)焊料整平,它是在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(fēng)整平時(shí)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。

在穿孔器件占主導(dǎo)地位的場(chǎng)合,波峰焊是最好的焊接方法,而HASL足以滿(mǎn)足波峰焊的工藝要求,當(dāng)然對(duì)于結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度要求高的情況下多采用電鍍鎳/金的方法。


優(yōu)點(diǎn):成本低

缺點(diǎn):

1.HASL技術(shù)處理過(guò)的焊盤(pán)不夠平整,共面性不能滿(mǎn)足細(xì)間距焊盤(pán)的工藝要求。

2.不環(huán)保,鉛對(duì)環(huán)境有害

四、鍍金板


鍍金使用的是真正的黃金,即便只鍍了很薄一層,就已經(jīng)占了電路板成本的近10%。使用金作為鍍層,一是為了方便焊接,二是為了防腐蝕。即使是用了好幾年的內(nèi)存條的金手指,依然是閃亮如初,若是使用了相同時(shí)間的銅、鋁、鐵,現(xiàn)在已經(jīng)銹成一堆廢品。

鍍金層大量應(yīng)用在電路板的元器件焊盤(pán)、金手指、連接器彈片等位置。我們用的最廣泛的手機(jī)電路板的主板大多是鍍金板,沉金板,電腦主板、音響和小數(shù)碼的電路板一般都不是鍍金板。

優(yōu)點(diǎn):導(dǎo)電性強(qiáng),抗氧化性好,壽命長(zhǎng)。鍍層致密,比較耐磨,一般用在邦定、焊接及插拔的場(chǎng)合

缺點(diǎn):成本較高,焊接強(qiáng)度較差。

五、化金/沉金(ENIG)


化鎳浸金(ENIG),也稱(chēng)化鎳金、沉鎳金,簡(jiǎn)稱(chēng)化金與沉金。ENIG是通過(guò)化學(xué)方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(zhǎng)期保護(hù)PCB。內(nèi)層鎳的沉積厚度一般為120~240μin(約3~6μm),外層的金的沉積厚度一般為2~4μinch(0.05~0.1μm)。不像OSP那樣僅作為防銹阻隔層,其能夠在PCB長(zhǎng)期使用過(guò)程中有用并實(shí)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(duì)環(huán)境的忍耐性。

優(yōu)點(diǎn):

1.ENIG處理過(guò)的PCB表面非常平整,共面性很好,適合用于按鍵接觸面。

2.ENIG可焊性極佳,金會(huì)迅速融入融化的焊錫里面,焊錫與Ni形成Ni/Sn金屬化合物。

缺點(diǎn):工藝流程復(fù)雜,而且想要達(dá)到很好的效果需要嚴(yán)格控制工藝參數(shù)。最麻煩的是,EING處理過(guò)的PCB表面在ENIG或焊接過(guò)程中很容易產(chǎn)生黑盤(pán)效益。黑盤(pán)的直接表現(xiàn)為Ni過(guò)度氧化,金過(guò)多,會(huì)使焊點(diǎn)脆化,影響可靠性。


六、化學(xué)鍍鎳鈀浸金(ENEPIG)


相比化鎳金,ENEPIG在鎳和金之間多了一層鈀,在置換金的沉積反應(yīng)中,化學(xué)鍍鈀層會(huì)保護(hù)鎳層防止它被交置換金過(guò)度腐蝕,鈀在防止出現(xiàn)置換反應(yīng)導(dǎo)致的腐蝕現(xiàn)象的同時(shí),為浸金作好充分準(zhǔn)備。鎳的沉積厚度一般為120~240μin(約3~6μm),鈀的厚度為4~20μin(約0.1~0.5μm)。金的沉積厚度一般為1~4μin(0.02~0.1μm)。

優(yōu)點(diǎn):它的應(yīng)用范圍非常廣泛,同時(shí)化學(xué)鎳鈀金表面處理相對(duì)化鎳金表面處理可有效防止黑盤(pán)(Black Pad)缺陷引起的連接可靠性問(wèn)題,可以代替化鎳金。

缺點(diǎn): ENEPIG雖然有很多優(yōu)點(diǎn),但是鈀的價(jià)格昂貴,是一種短缺資源。同時(shí)與化鎳金一樣,其工藝控制要求嚴(yán)格。


七、噴錫電路板


銀色的板子叫做噴錫板。在銅的線(xiàn)路外層噴一層錫,也能夠有助于焊接。但是無(wú)法像黃金一樣提供長(zhǎng)久的接觸可靠性。對(duì)于已經(jīng)焊接好的元器件沒(méi)什么影響,但是對(duì)于長(zhǎng)期暴露在空氣中的焊盤(pán),可靠性是不夠的,例如接地焊盤(pán)、彈針插座等。長(zhǎng)期使用容易氧化銹蝕,導(dǎo)致接觸不良?;旧嫌米餍?shù)碼產(chǎn)品的電路板,無(wú)一例外的是噴錫板,原因就是便宜。

優(yōu)點(diǎn):價(jià)格較低,焊接性能佳。

缺點(diǎn):不適合用來(lái)焊接細(xì)間隙的引腳以及過(guò)小的元器件,因?yàn)閲婂a板的表面平整度較差。在PCB加工中容易產(chǎn)生錫珠(solder bead),對(duì)細(xì)間隙引腳(fine pitch)元器件較易造成短路。使用于雙面SMT工藝時(shí),因?yàn)榈诙嬉呀?jīng)過(guò)了一次高溫回流焊,極容易發(fā)生噴錫重新熔融而產(chǎn)生錫珠或類(lèi)似水珠受重力影響成滴落的球狀錫點(diǎn),造成表面更不平整進(jìn)而影響焊接問(wèn)題。



八、浸銀


浸銀工藝介于OSP和化學(xué)鍍鎳/浸金之間,工藝較簡(jiǎn)單、快速。浸銀是置換反應(yīng),它幾乎是亞微米級(jí)的純銀涂覆(5~15μin,約0.1~0.4μm)。有時(shí)浸銀過(guò)程中還包含一些有機(jī)物,主要是防止銀腐蝕和消除銀遷移問(wèn)題,一般很難量測(cè)出來(lái)這一薄層的有機(jī)物,分析表明有機(jī)體的重量少于1%。即使暴露在熱、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(huì)失去光澤。因?yàn)殂y層下面沒(méi)有鎳,所以浸銀不具備化學(xué)鍍鎳/浸金所有的好的物理強(qiáng)度。

優(yōu)點(diǎn):浸銀焊接面可焊性良好,共面性很好,同時(shí)又不像OSP那樣存在導(dǎo)電障礙,但是作為接觸面(如按鍵面)時(shí),其強(qiáng)度沒(méi)有金好。

缺點(diǎn):浸銀有一個(gè)重要的問(wèn)題就是銀的電子遷移問(wèn)題,當(dāng)暴露在潮濕環(huán)境下時(shí),銀會(huì)在電壓的作用下產(chǎn)生電子遷移,通過(guò)向銀內(nèi)添加有機(jī)成分可以降低電子遷移問(wèn)題。



九、浸錫


由于目前所有焊料是以錫為基礎(chǔ)的,所以錫層能與任何類(lèi)型的焊料相匹配。但以前的PCB經(jīng)浸錫工藝后易出現(xiàn)錫須,在焊接過(guò)程中錫須和錫遷移會(huì)帶來(lái)可靠性問(wèn)題,因此限制了浸錫工藝的采用。后在浸錫溶液中加入了有機(jī)添加劑,使錫層結(jié)構(gòu)呈顆粒狀結(jié)構(gòu),克服了之前的問(wèn)題,而且還具有好的熱穩(wěn)定性和可焊性。

浸錫的最大弱點(diǎn)是壽命短,尤其是存放于高溫高濕的環(huán)境下時(shí),Cu/Sn金屬間化合物會(huì)不斷增長(zhǎng),直到失去可焊性。錫的沉積厚度不低于40μin(1.0μm)是比較合理的,這樣才能提供一個(gè)純錫表面,以滿(mǎn)足可焊性要求。

缺點(diǎn):浸錫的最大弱點(diǎn)是壽命短,尤其是存放于高溫高濕的環(huán)境下時(shí),Cu/Sn金屬間化合物會(huì)不斷增長(zhǎng),直到失去可焊性。也沒(méi)有化學(xué)鍍鎳/浸金金屬間的擴(kuò)散問(wèn)題;只是浸錫板不可以存儲(chǔ)太久


十、總結(jié)


每種表面處理工藝各有起獨(dú)到之處,應(yīng)用范圍也不大相同。但化鎳鈀浸金(ENEPIG)是一種萬(wàn)能的處理方法,它能夠滿(mǎn)足各種組裝場(chǎng)合的要求。 

原文鏈接:http://www.longshifang.com/smtjswz/336.html

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