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OFweek维科网 印制板（PCB）的工艺选型( 四 )


PCB表面处理最基本的目的是保证良好的可焊性或电性能 。 由于铜在空气中很容易被氧化 ， 而铜的氧化层对焊接有很大的影响 ， 如果铜层被氧化则很容易造成假焊、虚焊 ， 严重时会造成焊盘与元器件无法焊接 ， 虽然可以采用强助焊剂除去大多数铜的氧化物 ， 但强助焊剂本身的残留也会给产品带来腐蚀 。 因此业内普遍的处理方式是在PCB生产制造时增加一道工序 ， 即在焊盘表面涂覆（镀）上一层物质 ， 保护焊盘不被氧化 。
目前国内的PCB表面处理工艺有：喷锡（HotAirSolderLeveling ， HASL热风整平）、OSP（防氧化）、全板镀镍金、沉金、沉锡、沉银、化学镍钯金、电镀硬金 ， 某些特殊应用场合还会有一些特殊的PCB表面处理工艺 。 下面进行简要介绍 。
（1）热风整平（喷锡）
热风整平又名热风焊料整平（俗称喷锡） ， 它是在PCB表面涂覆熔融锡（铅）焊料并用加热压缩空气整（吹）平的工艺 ， 以形成一层既抗铜氧化又可提供良好的可焊性的镀层 。 热风整平时焊料和铜在结合处形成铜锡金属间化合物 。 PCB进行热风整平时要沉在熔融的焊料中 ， 风刀在焊料凝固之前吹平液态的焊料 ， 风刀能够将铜面上焊料的弯月状最小化并阻止焊料桥接 。 热风整平分为垂直式和水平式两种 ， 一般认为水平式较好 ， 其镀层比较均匀 ， 且便于实现自动化生产 。
①HASL工艺的优点是：价格较低 ， 焊接性能佳 。
②HASL工艺的缺点是：不适合用来焊接细间隙的引脚及过小的元器件 ， 因为喷锡板的表面平整度较差 ， 且在后续组装过程中容易产生锡珠（solderbead） ， 对细间隙引脚（finepitch）元器件较易造成短路 。
（2）有机可焊性保护剂（OSP）工艺
有机可焊性保护剂工艺是PCB铜箔表面处理的符合RoHS指令要求的一种工艺 。 世界范围内 ， 目前有25％～30％的PCB使用OSP工艺 ， 且该比例还在持续上升 。 OSP工艺可以用在低技术含量的PCB上 ， 也可以用在高技术含量的PCB上 ， 如单面电视机用PCB、高密度芯片封装用PCB 。 对于含BGA器件的PCB ， OSP应用也较多 。 事实上 ， 对于没有表面连接功能性要求或储存期限定的应用场合 ， OSP工艺将是最理想的表面处理工艺 。
①OSP工艺的优点是：制程简单 ， 表面非常平整 ， 适合无铅焊接和SMT 。
②OSP工艺的缺点是：焊接时需要氮气 ， 且回流焊次数受限（多次焊接会导致膜被破坏 ， 2次没有问题） ， 不适合压接技术 ， 不适合返修且存储条件要求高 。
（3）全板镀镍金
全板镀镍金是在PCB表面导体上先镀一层镍再镀一层金 ， 镀镍主要是为了防止金和铜间的扩散 。 目前电镀镍金主要有两类：镀软金（纯金 ， 表面看起来不亮）和镀硬金（表面平滑且坚硬 ， 耐磨 ， 含有钴等其他元素 ， 表面看起来较光亮） 。 软金主要用于芯片封装时打金线 ， 硬金主要用在非焊接处的电性互连 。
①镀金工艺的优点是：较长的存储时间（＞12个月） ， 适合接触开关设计和金线邦定 ， 适合电测试 。
②镀金工艺的缺点是：较高的成本 ， 金比较厚且金层厚度一致性差 ， 焊接过程中 ， 可能因金太厚而导致焊点脆化 ， 影响强度 。
（4）化学镀镍／浸金（ENIG）
化学镀镍／浸金也叫沉金 ， 是在铜面上包裹一层厚厚的、电性良好的镍合金 ， 这可以长期保护PCB 。 ENIG具有其他表面处理工艺所不具备的对环境的忍耐性 ， 此外沉金也可以阻止铜的溶解 ， 这将有益于无铅组装 。
①ENIG工艺的优点是：不易氧化 ， 可长时间存放 ， 表面平整 ， 适合用于焊接细间隙引脚及焊点较小的元器件 ， 可耐受多次回流焊 ， 适合返修 ， 适合用作COB（ChipOnBoard）打线的基材 。
②ENIG工艺的缺点是：成本较高 ， 焊接强度较差 ， 容易产生黑盘问题 ， 镍层会随时间逐渐氧化 ， 长期可靠性不良 。
（5）其他表面处理工艺


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