PCB表面处理又称为PCB表面处理,是一种通过化学或物理方法在印刷电路板的铜垫上涂上一层金属或化合物的技术。PCB表面处理有两个主要作用。第一,避免铜垫/导体氧化;第二,使PCB易于在其上焊接电子元件。
我们可以进行如下几乎所有类型的表面处理。
浸金是 ENIG 的简称,全称是化学镀镍浸金,即在铜表面覆盖一层厚厚的镍和金,无需阻焊,以保护 PCB 在正常大气中免受氧化。它具有非常长的保质期(12 个月),并且可以实现非常好的电气性能,因为金具有出色的导电性。由于它可以应用于非常高密度的 PCB,因此浸金在更高标准的 PCB 中非常受欢迎。
通过化学置换反应,在PCB的铜焊盘上会沉积一层银。由于银具有非常好的导电性,因此沉银可以提供非常好的电气性能。同时,在PCB组装过程中,银也易于与锡焊接。沉银的成本比沉金便宜,但缺点是在正常环境下暴露时更容易发黄。
浸锡工艺是通过化学置换反应在印刷电路板的铜焊盘上沉积一层锡,锡一来可以保护铜不被氧化,二来对电路板上的元器件焊接性很好,由于表面处理和焊膏/焊条都是锡,所以可焊性很好,相比HAL,浸锡工艺很光滑,但成本较高。
ENEPIG全称是Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold,是在ENIG基础上发展起来的,区别于传统的沉镍/金(ENIG)表面处理工艺,在镍层和金层之间引入了一层钯,可以有效防止镍向金层迁移而导致PCB组装过程中出现缺陷,具有良好的布线性能和耐老化性能,同时还可以避免ENIG工艺中出现的黑焊盘缺陷。
HAL 即热风整平。在此过程中,锡会被熔化,然后用热风吹平 (吹) 在 PCB 表面上。然后焊料会粘附在没有阻焊层的铜垫上,其厚度约为 5-40um。HAL 是最常用的表面处理,因为它具有优异的可比性和节省成本。
用化学方法在未涂阻焊层的铜线上放置一层有机化合物。这层薄薄的有机膜/化合物可以保护铜线在正常环境下不被氧化。同时,OSP表面非常适合PCB焊接,因为在SMT焊接或波峰焊过程中,有机膜会因为高温而被蒸发。
镀金工艺是在没有被阻焊层覆盖的铜线上先镀一层镍,然后再镀上一层厚度约为2-5u''的金。镀镍是为了防止金和铜之间的扩散导致PCB组装过程中出现缺陷,镀金是为了防止氧化,同时保证良好的可焊性。硬金是指由于含有钴和其他元素,表面较硬,看起来比软金更亮。硬金主要用于非焊接部位,最典型的是边缘连接器。
镀金工艺是在没有被阻焊层覆盖的铜线上先镀一层镍,然后再镀上一层厚度在5-30u''左右的金。镀镍主要是为了防止金和铜之间的扩散,镀金是为了防止氧化和PCB上的元器件焊接。软金镀层采用的是纯金(不含其他化合物),金面看起来没有硬金镀层那么光亮。软金主要用于印刷电路板铜焊盘上电子元器件的焊接。
为了充分利用不同表面处理的优势,可以在一块印刷电路板上选择两种或两种以上的表面处理方法,以达到最佳性能。常见的表面处理有:ENIG+OPS、ENIG+边缘连接器镀硬金、HAL+镀硬金、OSP+镀硬金。
表面处理 | 费用 | 保质期 | 可焊性 | 的优点和缺点 |
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含铅的 HAL | 正常 | 12个月 | 高 | 成本效益高,生产效率高。可焊性非常好。不符合 RoHS/Reach 标准。不适用于焊针距离小于 0.5mm 的情况。不适用于 BGA,因为不够光滑。 |
无 PB HAL | 正常 | 12个月 | 高 | 成本效益高,生产效率高。可焊性非常好。不适合焊针距离小于0.5mm。不适合BGA,因为不够光滑。 |
OSP | 低 | 6个月 | 正常 | 成本效益高,生产效率高。不适合PTH和SMT混合组装。热稳定性差。第一次回流焊后,PCB通常应在14小时内焊接。不适合带有EMI接地区域,安装孔和测试焊盘的PCB。它也不适合压接孔。 |
电镀金 | 高 | 12个月 | 高 | 可焊性好,导电性极佳 保质期长,非常耐用和稳定。表面非常光滑,适合细间距。边缘连接器的最佳解决方案需要多次插拔 成本非常高。焊点/焊缝存在脆化风险。 |
沉金 | 高 | 12个月 | 高 | 可焊性好,导电性优异 保质期长,非常耐用和稳定。表面非常光滑,适合细间距。存在“黑焊盘”问题的风险。 |
沉银 | 正常 | 6个月 | 高 | 可焊性优良,性价比高。表面非常光滑,适合小型IC。易硫化(对硫敏感),非焊接区域在高温下易变色。 |
沉锡 | 正常 | 6个月 | 高 | 可焊性优良,成本效益高,表面非常光滑,适合小型集成电路,对浸锡化学品要求高 |
英格兰猪 | 高 | 12个月 | 高 | 无“黑垫”风险,表面处理非常耐用和稳定。它是 OSP 或 ENIG 的完美替代品。但成本较高。 |
表面处理 | 储存条件及保质期(从生产日期起算) | 拆包后的储存条件和车间寿命 | ||
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储存情况 | 保质期 | 储存情况 | 工作坊生活 | |
沉银 | 温度≤27℃,湿度≤60%,无酸、碱及有机溶液 | 6个月 | 温度≤27℃,湿度≤60%,无酸、碱及有机溶液 | ≤48小时 |
(OSP)有机可焊性保护剂 | 温度≤27℃,湿度≤60%,无酸、碱及有机溶液 | 6个月 | 温度≤27℃,湿度≤60%,无酸、碱及有机溶液 | ≤24小时 |
ENIG,ENEPIG,镀金 | 温度≤27℃,湿度≤60%,无酸、碱及有机溶液 | 12个月 | 温度≤27℃,湿度≤60%,无酸、碱及有机溶液 | ≤24小时 |
浸锡 | 温度≤27℃,湿度≤60%,无酸、碱及有机溶液 | 6个月 | 温度≤27℃,湿度≤60%,无酸、碱及有机溶液 | ≤24小时 |
(HASL) 热风焊锡平整机 | 温度≤27℃,湿度≤60%,无酸、碱及有机溶液 | 12个月 | 温度≤27℃,湿度≤60%,无酸、碱及有机溶液 | ≤24小时 |
注意事项:对于HDI板,若存储时间超过三个月但少于六个月,生产前需对PCB进行烘烤,并且PCB需在8小时内组装:
浸银PCB烘烤温度120±5℃,2小时,堆码高度≤2.5cm;
整板镍金PCB烘烤温度:120±5℃,2-4小时,堆码高度≤2.5cm;
OSP表面处理及选择性OSP表面处理PCB的烘烤温度为120±5℃,2小时,堆码高度≤2.5cm。
烤箱必须保持清洁,不含酸、碱和有机溶剂等腐蚀性化学物质的挥发性气体。
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