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PCB線路板表面處理工藝你都學會了沒有

PCB線路板打樣 ? 來源:ct ? 2019-10-28 17:17 ? 次閱讀
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PCB一般的表面處理有噴錫,OSP,沉金……等,這里的“表面”指的是PCB上為電子元器件或其他系統(tǒng)到PCB的電路之間提供電氣連接的連接點,如焊盤或接觸式連接的連接點。裸銅本身的可焊性很好,但是暴露在空氣中很容易氧化,而且容易受到污染。這也是PCB必須要進行表面處理的原因。

1、噴錫(HASL)

在穿孔器件占主導地位的場合,波峰焊是最好的焊接方法。采用熱風整平(HASL, Hot-air solder leveling)表面處理技術(shù)足以滿足波峰焊的工藝要求,當然對于結(jié)點強度(尤其是接觸式連接)要求較高的場合,多采用電鍍鎳/金的方法。HASL是在世界范圍內(nèi)主要應(yīng)用的表面處理技術(shù),但是有三個主要動力推動著電子工業(yè)不得不考慮HASL的替代技術(shù):成本、新的工藝需求和無鉛化需要。

從成本的觀點來看,許多電子元件諸如移動通信和個人計算機正變成平民化的消費品。以成本或更低的價格銷售,才能在激烈的競爭環(huán)境中立于不敗之地。組裝技術(shù)發(fā)展到SMT以后, PCB焊盤在組裝過程中要求采用絲網(wǎng)印刷和回流焊接工藝。在SMA場合,PCB表面處理工藝最初依然沿用了HASL技術(shù),但是隨著SMT器件的不斷縮小,焊盤和網(wǎng)板開孔也在隨之變小,HASL技術(shù)的弊端逐漸暴露了出來。HASL技術(shù)處理過的焊盤不夠平整,共面性不能滿足細間距焊盤的工藝要求。環(huán)境的關(guān)注通常集中在潛在的鉛對環(huán)境的影響。

2、有機可焊性保護層(OSP)

有機可焊性保護層(OSP, Organic solderability preservative)是一種有機涂層,用來防止銅在焊接以前氧化,也就是保護PCB焊盤的可焊性不受破壞。

PCB 表面用OSP處理以后,在銅的表面形成一層薄薄的有機化合物,從而保護銅不會被氧化。Benzotriazoles型OSP的厚度一般為100A°,而 Imidazoles型OSP的厚度要厚一些,一般為400 A°。OSP薄膜是透明的,肉眼不容易辨別其存在性,檢測困難。在組裝過程中(回流焊),OSP很容易就熔進到了焊膏或者酸性的Flux里面,同時露出活性較強的銅表面,最終在元器件和焊盤之間形成Sn/Cu金屬間化合物,因此,OSP用來處理焊接表面具有非常優(yōu)良的特性。OSP不存在鉛污染問題,所以環(huán)保。

OSP的局限性:

①、由于OSP透明無色,所以檢查起來比較困難,很難辨別PCB是否涂過OSP。

②、OSP本身是絕緣的,它不導電。Benzotriazoles類的OSP比較薄,可能不會影響到電氣測試,但對于Imidazoles類OSP,形成的保護膜比較厚,會影響電氣測試。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在焊接過程中,需要更加強勁的Flux,否則消除不了保護膜,從而導致焊接缺陷。

④、在存儲過程中,OSP表面不能接觸到酸性物質(zhì),溫度不能太高,否則OSP會揮發(fā)掉。

3、沉金(ENIG)

ENIG的保護機理:

通過化學方法在銅表面鍍上Ni/Au。內(nèi)層Ni的沉積厚度一般為120~240μin(約3~6μm),外層Au的沉積厚度比較薄,一般為2~4μinch (0.05~0.1μm)。Ni在焊錫和銅之間形成阻隔層。焊接時,外面的Au會迅速融解在焊錫里面,焊錫與Ni形成Ni/Sn金屬間化合物。外面鍍金是為了防止在存儲期間Ni氧化或者鈍化,所以金鍍層要足夠密,厚度不能太薄。

浸金:在這個過程中,目的是沉積一層薄薄的且連續(xù)的金保護層,主要金的厚度不能太厚,否則焊點將變得很脆,嚴重影響焊電可靠性。與鍍鎳一樣,浸金的工作溫度很高,時間也很長。在浸洗過程中,將發(fā)生置換反應(yīng)―――在鎳的表面,金置換鎳,不過當置換到一定程度時,置換反應(yīng)會自動停止。金強度很高,耐磨擦,耐高溫,不易氧化,所以可以防止鎳氧化或鈍化,并適合工作在強度要求高的場合。

ENIG處理過的PCB表面非常平整,共面性很好, 用于按鍵接觸面非他莫屬。其次,ENIG可焊性極佳,金會迅速融入熔化的焊錫里面,從而露出新鮮的Ni。

ENIG的局限性:

ENIG的工藝過程比較復雜,而且如果要達到很好的效果,必須嚴格控制工藝參數(shù)。最為麻煩的是,ENIG處理過的PCB表面在ENIG或焊接過程中很容易產(chǎn)生黑盤效應(yīng)(Black pad),從而給焊點的可靠性帶來災難性的影響。黑盤的產(chǎn)生機理非常復雜,它發(fā)生在Ni與金的交接面,直接表現(xiàn)為Ni過度氧化。金過多,會使焊點脆化,影響可靠性。

每種表面處理工藝各有起獨到之處,應(yīng)用范圍也不大相同。根據(jù)不同板子的應(yīng)用進行不同的表面處理要求,在制作工藝的限制下, 我們有時會根據(jù)板子的特性也會對客戶進行建議,主要是根據(jù)客戶產(chǎn)品應(yīng)用和公司的制程能力對表面處理有一個合理的選擇。

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