PCB技術 - PCB表面處理優缺點分析

隨著人類對生活環境要求的不斷提高，PCB生產過程中涉及的環境問題越來越受到重視。

為什麼需要對PCB表面進行特殊處理？

PCB表面處理最基本的目的是保證良好的可焊性或電氣性能。因為空氣中的銅容易氧化，氧化銅層對焊接影響很大，容易形成假焊，嚴重的會造成焊盤和元器件無法焊接。因此，在PCB的生產製造中會出現一個工藝，即在襯裡焊盤表面塗（鍍）一層材料，以保護焊盤不被氧化。

1. 無鉛 印刷電路板

目前國內板廠的PCB方便麵加工工藝有：噴錫（噴錫、熱風焊整平）、熱焊整平、熱風整平、OSP（抗氧化）、鍍鎳金、沉澱錫、沉銀、化學鎳鈀金、電鍍硬金等，當然在特殊應用中會有一些特殊的PCB表面處理工藝。

2.噴錫（熱風整平）  PCB

熱風整平的一般工藝流程為：微腐蝕、預熱、鍍錫、噴洗。

熱風矯直又稱熱風焊（俗稱噴錫），是將熔化的錫（鉛）焊料塗在PCB表面，用壓縮空氣加熱矯直，形成一層抗氧化銅和良好的可焊性。地面。焊錫和銅在熱空調焊錫和銅的交界處形成銅錫金屬間化合物。PCB通常浸入熔融焊料中進行熱風整理；氣刀在焊料凝固前將液態焊料壓平；氣刀最大限度地減少了銅表面焊料彎月面的形狀，並防止焊料橋接。

熱風分為立式和臥式。一般認為臥式較好，主要是因為臥式熱風整平塗層更均勻，可以實現自動化生產。

優點：價格低，焊接性能好。

缺點：由於噴錫板表面光潔度差，不適合焊接間隙較細的銷釘和過小的零件。錫珠在PCB加工過程中容易產生錫珠，容易對細間距元件短路。用於雙面SMT工藝時，由於二次面已經過高溫回流，TiN噴淋重熔容易產生錫珠或類似水滴進入受重力影響的球形錫點，導致表面不平整，從而影響焊接問題。

2. 有機可焊性防腐劑 (OSP)  PCB

一般流程如下：脫脂->；微腐蝕>; 酸洗>; 純水清洗>; 有機塗層>; 清洗、工藝控制比其他工藝更容易，說明處理工藝更容易。

OSP是根據RoHS指令對印刷電路板（PCB）銅箔進行表面處理的工藝。估計目前約有25%的PCB採用OSP工藝，而且OSP工藝一直在上升（很可能現在OSP工藝已經超過噴錫，位居第一）。OSP工藝可用於低技術PCB或高技術PCB，如單面TV和PCB、高密度芯片封裝板等。對於BGA，OSP應用也有很多。如果PCB沒有表面連接的功能要求或存儲時間限制，OSP工藝將是最理想的表面處理工藝。

優點：工藝簡單，表面光滑，適用於無鉛焊接和SMT。返工方便，生產操作方便，適合臥式作業。適合多種工藝共存（如OSP+ENIG），成本低，環保。

缺點：回流焊次數有限（多次焊接厚度會損壞膜，2次基本沒有問題）。不適用於壓接技術和電線綁定。目視檢查和電氣測量不方便。SMT需要氮氣保護。SMT 返工不適用。需要更高的儲存條件。

3.整板為鍍鎳金 PCB

鍍金PCB表面先鍍一層鎳，再鍍一層金。鍍鎳主要是為了防止金和銅之間的擴散。鍍鎳有兩種：軟金（純金，金表面不亮）和硬金（表面光滑堅硬，耐磨，含有鈷等元素，金表面看起來更亮） ）。軟金主要用於芯片封裝的金線，硬金主要用於非焊接部分的電氣連接。

優點：保存時間長>；12個月。適用於接觸開關設計和金線繞包。適用於電氣測試。

缺點：成本高，黃金厚。電鍍金手指時，需要額外的設計線來導電。由於鍍金的厚度並不一定會導致焊點脆化，這會影響焊點的強度。電鍍表面的均勻性。電鍍鎳金不會包住電線的邊緣。不適用於捆紮鋁線。

4. 沉金 PCB

一般流程如下：除酸洗清洗>；微腐蝕>; 預浸料->; 激活->; 化學鍍鎳>; 化學浸金；工藝流程有6個化學浴，涉及近百種化學品，工藝較為複雜。

金是鍍在銅表面的一層厚厚的鎳金合金，可以長期保護PCB。此外，它還具有其他表面處理工藝所不具備的環境耐受性。此外，金還可以防止銅的溶解，有利於無鉛組裝。

優點：不易氧化，存放時間長，表面光滑，適合焊接細間隙引腳和小焊點元件。首選按鍵PCB板（如手機板）。回流焊可重複多次，可焊性無明顯降低。可作為COB（ChipOnBoard）焊絲的基材。

缺點：成本高，焊接強度差，因為採用化學鍍鎳工藝，容易出現黑盤問題。鎳層會隨著時間的推移而氧化，長期可靠性是一個問題。

5.沉錫 PCB

目前，所有焊料都以錫為基礎，因此錫層可以與任何類型的焊料相匹配。TiN沉積工藝可以形成扁平的銅錫金屬間化合物，使鍍錫層具有與熱風整平相同的可焊性，而不是熱風整平；鍍錫板不能存放太久，必須按入錫順序組裝。

優點：適合水平生產。適用於細線加工，適用於無鉛焊接，特別適用於沖裁工藝。非常好的平滑度，適合SMT。

缺點：需要良好的儲存條件（最好不超過6個月）來控制錫須的生長。不適合接觸開關設計。在生產過程中，對電阻焊膜的工藝要求非常高，否則電阻焊膜會脫落。多次焊接時最好用氮氣保護。電氣測試也是一個問題。

6. 沉銀 PCB

鍍銀工藝介於有機鍍銀和化學鍍鎳/金之間，工藝簡單快捷。即使暴露在高溫、潮濕和污染中，銀仍能保持良好的可焊性，但會失去光澤。銀不具備化學鍍鎳/金良好的物理強度，因為鍍銀層下面沒有鎳。

優點：工藝簡單，適用於無鉛焊接，表面光滑，成本低，適用於非常細的線材。

缺點：儲存條件高，容易污染。焊接強度容易出現問題（微腔問題）。電阻焊膜下的銅容易發生電遷移和Javanni咬合。電氣測量也是一個問題。

7.化學鎳鈀金 PCB

與沈淀金相比，化學鎳、鈀和金在鎳和金之間多了一層鈀。鈀可以防止置換反應引起的腐蝕，為金的沉積做好充分的準備。另一方面，金被鈀緊緊覆蓋，提供了良好的接觸面。

優點：適用於無鉛焊接。表面非常平整，適合SMT。孔也可以鍍上鎳和金。從長遠來看，儲存條件並不苛刻。適用於電氣測試。適用於開關觸點設計。適用於鋁線裝訂，適用於厚板，抗環境侵蝕能力強。

8.電鍍硬金 PCB

為了提高產品的耐磨性，增加插拔次數，電鍍硬金。

印刷電路板的表面處理工藝並沒有太大的變化，看起來還是很遙遠的事情，但需要注意的是，長期緩慢的變化會帶來很大的變化。隨著環保力度的加大，未來PCB的表面處理工藝必將發生翻天覆地的變化。