PCB表面的處理工藝多種多樣,這里介紹9中常見的處理工藝,以及它們的適用場景,下面跟小編來一起看看吧。
1.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小時內(nèi)用完,因?yàn)殂~暴露在空氣中容易氧化;無法使用于雙面板,因?yàn)榻?jīng)過第一次回流焊后第二面就已經(jīng)氧化了。如果有測試點(diǎn),必須加印錫膏以防止氧化,否則后續(xù)將無法與探針接觸良好。
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。
2.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,簡單地說,OSP就是在潔凈的裸銅表面上,以化學(xué)的方法長出一層有機(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)層銅箔不會被氧化。焊接的時候一加熱,這層膜就揮發(fā)掉了。焊錫就能夠把銅線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),過期的板子也可以重新做一次表面處理。
缺點(diǎn):1.OSP透明無色,所以檢查起來比較困難,很難辨別是否經(jīng)過OSP處理。2.OSP本身是絕緣的,不導(dǎo)電,會影響電氣測試。所以測試點(diǎn)必須開鋼網(wǎng)加印錫膏以去除原來的OSP層才能接觸針點(diǎn)作電性測試。OSP更無法用來作為處理電氣接觸表面,比如按鍵的鍵盤表面。3.OSP容易受到酸及溫度影響。使用于二次回流焊時,需在一定時間內(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。打開包裝后需在24小時內(nèi)用完。
3.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)地位的場合,波峰焊是最好的焊接方法,而HASL足以滿足波峰焊的工藝要求,當(dāng)然對于結(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)處理過的焊盤不夠平整,共面性不能滿足細(xì)間距焊盤的工藝要求。2.不環(huán)保,鉛對環(huán)境有害。
4.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、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。鍍層致密,比較耐磨,一般用在邦定、焊接及插拔的場合。
缺點(diǎn):成本較高,焊接強(qiáng)度較差。
5.化金/沉金(ENIG)
化鎳浸金(ENIG),也稱化鎳金、沉鎳金,簡稱化金與沉金。ENIG是通過化學(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長期使用過程中有用并實(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環(huán)境的忍耐性。
優(yōu)點(diǎn):1.ENIG處理過的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處理過的PCB表面在ENIG或焊接過程中很容易產(chǎn)生黑盤效益。黑盤的直接表現(xiàn)為Ni過度氧化,金過多,會使焊點(diǎn)脆化,影響可靠性。
6.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)鍍鈀層會保護(hù)鎳層防止它被交置換金過度腐蝕,鈀在防止出現(xiàn)置換反應(yīng)導(dǎo)致的腐蝕現(xiàn)象的同時,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,同時化學(xué)鎳鈀金表面處理相對化鎳金表面處理可有效防止黑盤(Black Pad)缺陷引起的連接可靠性問題,可以代替化鎳金。
缺點(diǎn): ENEPIG雖然有很多優(yōu)點(diǎn),但是鈀的價格昂貴,是一種短缺資源。同時與化鎳金一樣,其工藝控制要求嚴(yán)格。
7.噴錫電路板
銀色的板子叫做噴錫板。在銅的線路外層噴一層錫,也能夠有助于焊接。但是無法像黃金一樣提供長久的接觸可靠性。對于已經(jīng)焊接好的元器件沒什么影響,但是對于長期暴露在空氣中的焊盤,可靠性是不夠的,例如接地焊盤、彈針插座等。長期使用容易氧化銹蝕,導(dǎo)致接觸不良。基本上用作小數(shù)碼產(chǎn)品的電路板,無一例外的是噴錫板,原因就是便宜。
優(yōu)點(diǎn):價格較低,焊接性能佳。
缺點(diǎn):不適合用來焊接細(xì)間隙的引腳以及過小的元器件,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,因?yàn)榈诙嬉呀?jīng)過了一次高溫回流焊,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)而影響焊接問題。
8.浸銀
浸銀工藝介于OSP和化學(xué)鍍鎳/浸金之間,工藝較簡單、快速。浸銀是置換反應(yīng),它幾乎是亞微米級的純銀涂覆(5~15μin,約0.1~0.4μm)。有時浸銀過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題,一般很難量測出來這一薄層的有機(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,但會失去光澤。因?yàn)殂y層下面沒有鎳,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,其強(qiáng)度沒有金好。
缺點(diǎn):浸銀有一個重要的問題就是銀的電子遷移問題,當(dāng)暴露在潮濕環(huán)境下時,銀會在電壓的作用下產(chǎn)生電子遷移,通過向銀內(nèi)添加有機(jī)成分可以降低電子遷移問題。
9.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,在焊接過程中錫須和錫遷移會帶來可靠性問題,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,Cu/Sn金屬間化合物會不斷增長,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,這樣才能提供一個純錫表面,以滿足可焊性要求。
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,Cu/Sn金屬間化合物會不斷增長,直到失去可焊性。也沒有化學(xué)鍍鎳/浸金金屬間的擴(kuò)散問題;只是浸錫板不可以存儲太久。
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