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PCB表面处理工艺(转自中信华PCB)

时间:2022-12-03 21:34:19浏览次数:85  
标签:喷锡 无铅 OSP 转自 处理工艺 表面 PCB 焊接

1.裸铜板

  优缺点很明显:
  优点:成本低、表面平整,焊接性良好(在没有被氧化的情况下)。
  缺点:容易受到酸及湿度影响,不能久放,拆封后需在2小时内用完,因为铜暴露在空气中容易氧化;无法使用于双面板,因为经过第一次回流焊后第二面就已经氧化了。如果有测试点,必须加印锡膏以防止氧化,否则后续将无法与探针接触良好。
  纯铜如果暴露在空气中很容易被氧化,外层必须要有上述保护层。所以就需要在电路板加工中进行表面处理。

2.防氧化工艺板(OSP)

  OSP不同于其它表面处理工艺之处为:它的作用是在铜和空气间充当阻隔层,简单地说,OSP就是在洁净的裸铜表面上,以化学的方法长出一层有机薄膜。因为是有机物,不是金属,所以比喷锡工艺还要便宜。
  这层有机物薄膜的唯一作用是,在焊接之前保证内层铜箔不会被氧化。焊接的时候一加热,这层膜就挥发掉了。焊锡就能够把铜线和元器件焊接在一起。但是这层有机膜很不耐腐蚀,一块OSP的电路板,暴露在空气中十来天,就不能焊接元器件了。电脑主板         有很多采用OSP工艺。因为电路板面积太大了,OSP更加经济实惠。
  优点:具有裸铜板焊接的所有优点,过期的板子也可以重新做一次表面处理。

  缺点:1.OSP透明无色,所以检查起来比较困难,很难辨别是否经过OSP处理。

        2.OSP本身是绝缘的,不导电,会影响电气测试。所以测试点必须开钢网加印锡膏以去除原来的OSP层才能接触针点作电性测试。OSP更无法用来作为处理电气接触表面,比如按键的键盘表面。3.OSP容易受到酸及温度影响。使用于二次回流焊                              时,需在一定时间内完成,通常第二次回流焊的效果会比较差。存放时间如果超过三个月就必须重新表面处理。打开包装后需在24小时内用完。

3.热风整平(HASL)

  热风整平又名热风焊料整平,它是在PCB表面涂覆熔融锡铅焊料并用加热压缩空气整平(吹平)的工艺,使其形成一层既抗铜氧化又可提供良好的可焊性的涂覆层。热风整平时焊料和铜在结合处形成铜锡金属化合物,其厚度大约有1~2mil。
  在穿孔器件占主导地位的场合,波峰焊是最好的焊接方法,而HASL足以满足波峰焊的工艺要求,当然对于结点强度要求高的情况下多采用电镀镍/金的方法。, B  W1 ]2 Q7 C+ S2 Y6 e3 q  [; a0 w
  优点:成本低
  缺点:

    1.HASL技术处理过的焊盘不够平整,共面性不能满足细间距焊盘的工艺要求。

       2.不环保,铅对环境有害.

4.镀金板

  镀金使用的是真正的黄金,即便只镀了很薄一层,就已经占了电路板成本的近10%。使用金作为镀层,一是为了方便焊接,二是为了防腐蚀。即使是用了好几年的内存条的金手指,依然是闪亮如初,若是使用了相同时间的铜、铝、铁,现在已经锈成一堆废             品。
  镀金层大量应用在电路板的元器件焊盘、金手指、连接器弹片等位置。我们用的最广泛的手机电路板的主板大多是镀金板,沉金板,电脑主板、音响和小数码的电路板一般都不是镀金板。
  优点:导电性强,抗氧化性好,寿命长。镀层致密,比较耐磨,一般用在邦定、焊接及插拔的场合。
  缺点:成本较高,焊接强度较差。

5.化金/沉金(ENIG)

  化镍浸金(ENIG),也称化镍金、沉镍金,简称化金与沉金。ENIG是通过化学方法在铜面上包裹一层厚厚的,电性能良好的镍金合金并可以长期保护PCB。内层镍的沉积厚度一般为120~240μin(约3~6μm),外层的金的沉积厚度一2~4μinch(0.05~0.1μm)。             不像OSP那样仅作为防锈阻隔层,其能够在PCB长期使用过程中有用并实现良好的电性能。另外它也具有其它表面处理工艺所不具备的对环境的忍耐性。
  优点:1.ENIG处理过的PCB表面非常平整,共面性很好,适合用于按键接触面。

       2.ENIG可焊性极佳,金会迅速融入融化的焊锡里面,焊锡与Ni形成Ni/Sn金属化合物。

  缺点:工艺流程复杂,而且想要达到很好的效果需要严格控制工艺参数。最麻烦的是,EING处理过的PCB表面在ENIG或焊接过程中很容易产生黑盘效益。黑盘的直接表现为Ni过度氧化,金过多,会使焊点脆化,影响可靠性。

6.化学镀镍钯浸金(ENEPIG)

  相比化镍金,ENEPIG在镍和金之间多了一层钯,在置换金的沉积反应中,化学镀钯层会保护镍层防止它被交置换金过度腐蚀,钯在防止出现置换反应导致的腐蚀现象的同时,为浸金作好充分准备。镍的沉积厚度一般为120~240μin(约3~6μm),钯的厚度                 为4~20μin(约0.1~0.5μm)。金的沉积厚度一般为1~4μin(0.02~0.1μm)。
  优点:它的应用范围非常广泛,同时化学镍钯金表面处理相对化镍金表面处理可有效防止黑盘(Black Pad)缺陷引起的连接可靠性问题,可以代替化镍金。
  缺点: ENEPIG虽然有很多优点,但是钯的价格昂贵,是一种短缺资源。同时与化镍金一样,其工艺控制要求严格。

7.喷锡电路板  

  银色的板子叫做喷锡板。在铜的线路外层喷一层锡,也能够有助于焊接。但是无法像黄金一样提供长久的接触可靠性。对于已经焊接好的元器件没什么影响,但是对于长期暴露在空气中的焊盘,可靠性是不够的,例如接地焊盘、弹针插座等。长期使用容易氧         化锈蚀,导致接触不良。基本上用作小数码产品的电路板,无一例外的是喷锡板,原因就是便宜。
  优点:价格较低,焊接性能佳。
  缺点:不适合用来焊接细间隙的引脚以及过小的元器件,因为喷锡板的表面平整度较差。在PCB加工中容易产生锡珠(solder bead),对细间隙引脚(fine pitch)元器件较易造成短路。使用于双面smt工艺时,因为第二面已经过了一次高温回流焊,极容易发生喷锡         重新熔融而产生锡珠或类似水珠受重力影响成滴落的球状锡点,造成表面更不平整进而影响焊接问题。

8.浸银

  浸银工艺介于OSP和化学镀镍/浸金之间,工艺较简单、快速。浸银是置换反应,它几乎是亚微米级的纯银涂覆(5~15μin,约0.1~0.4μm)。有时浸银过程中还包含一些有机物,主要是防止银腐蚀和消除银迁移问题,一般很难量测出来这一薄层的有机物,分析表         明有机体的重量少于1%。即使暴露在热、湿和污染的环境中,仍能提供很好的电性能和保持良好的可焊性,但会失去光泽。因为银层下面没有镍,所以浸银不具备化学镀镍/浸金所有的好的物理强度。
  优点:浸银焊接面可焊性良好,共面性很好,同时又不像OSP那样存在导电障碍,但是作为接触面(如按键面)时,其强度没有金好。
  缺点:浸银有一个重要的问题就是银的电子迁移问题,当暴露在潮湿环境下时,银会在电压的作用下产生电子迁移,通过向银内添加有机成分可以降低电子迁移问题。

9.浸锡

  由于目前所有焊料是以锡为基础的,所以锡层能与任何类型的焊料相匹配。但以前的PCB经浸锡工艺后易出现锡须,在焊接过程中锡须和锡迁移会带来可靠性问题,因此限制了浸锡工艺的采用。后在浸锡溶液中加入了有机添加剂,使锡层结构呈颗粒状结构,         克服了之前的问题,而且还具有好的热稳定性和可焊性。
  浸锡的最大弱点是寿命短,尤其是存放于高温高湿的环境下时,Cu/Sn金属间化合物会不断增长,直到失去可焊性。锡的沉积厚度不低于40μin(1.0μm)是比较合理的,这样才能提供一个纯锡表面,以满足可焊性要求。
  缺点:浸锡的最大弱点是寿命短,尤其是存放于高温高湿的环境下时,Cu/Sn金属间化合物会不断增长,直到失去可焊性。也没有化学镀镍/浸金金属间的扩散问题;只是浸锡板不可以存储太久。

       补充:有铅喷锡与无铅喷锡

  1. 无铅喷锡属于环保类型,有铅喷锡属于不环保类型。无铅的含铅量不超过5,而有铅的含铅量达到了37,是无铅含铅量的七倍还多。
  2. 通过外表颜色也可以分辨有铅喷锡和无铅喷锡,一般有铅喷漆处理的焊盘要亮些,无铅喷锡处理的焊盘则比较暗淡些。有铅喷锡浸润性要比无铅的好,有些喷锡的性价比较无铅的要高些,若单从价格上来讲选择有铅比较划算。对环保有较高要求的还是选择无铅喷锡比较好。
  3. 有铅的熔点在183℃左右,这就要将喷锡锡炉的温度控制在245℃-260℃,过波峰温度控制在250℃,回流温度控制在245℃-255℃。
  4. 无铅的熔点在218℃,这就要将喷锡锡炉温度控制在280℃-300℃,过波峰温度控制在260℃,回流温度控制260℃-270℃。
  5. 由于铅会提高锡在焊接过程中的活性,因此有铅锡线相对于无铅锡线要好用;但无铅喷锡的熔点要比有铅喷锡的高,因此无铅喷锡的焊接点要比有铅喷锡的焊接点要牢固很多。

 

标签:喷锡,无铅,OSP,转自,处理工艺,表面,PCB,焊接
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