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最近小编的工作有点忙,有不少的PCB需要外发,但忙中出错了,外发时的信息单上面有一处表面工艺需要我们填写,错了几次之后,现在决定认真的学习下这方面的内容。
如何彻底了解PCB表面工艺的选择?
我们按照下面的框架来学习:
1、PCB表面工艺的意义是什么?有哪几种工艺?
2、PCB外发时该如何选择表面工艺?
3、提几个问题,来巩固下刚学的内容。
第一步:
意义:
PCB的表面处理最基本的目的是保证线路板的焊盘具有良好的可焊性和电性能。防止外露的铜焊盘氧化,需要在焊盘上做好工艺处理。
类型:
第二步:
每种工艺的流程我们作个简单的了解。(当然除了PCB厂家的技术人员)
首先,看看没有经过PCB表面工艺处理的裸铜板的特点:
优点:成本低、表面平整,焊接性良好(在还没有氧化前的情况下)。
缺定: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;无法使用于双面制程,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。
⑴、热风整平
别称:喷锡/热风焊料整平
英文名称:缩写HASL,全名Hot Air Solder Level.
一句话定义:用高温高压空气吹平涂在线路板表面的锡。
效果图:
喷锡工艺,(因为表面是锡,所以和焊锡是一个颜色)
优点:首先价格较低,因为镀层本身就是锡,焊接性能佳。可以获得较佳的湿润效果。
缺点:①、不适合用来焊接细间隙脚以及过小的元件,因为喷锡板的表面平整度较差。在PCB制程中容易产生锡珠,容易造成短路。②、使用于双面SMT制程时,因为第二面已经过了第一次高温回流焊,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锡问题。
选择原则:不适合高度集成的线路板产品。
⑵、有机涂覆
别称:有机保焊膜/护铜剂
英文名称:缩写OSP,全名Organic Solderability Preservatives.
一句话定义:在PCB铜箔表面涂上一层有机保护膜。
效果图:
优点:成本低、表面平整,焊接性良好,具有裸铜板焊接的所有优点,过期(三个月)的板子也可以重新做表面处理,但通常以一次为限。
缺点:容易受到酸及湿度影响。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。OSP为绝缘层,所以测试点必须加印锡膏以去除原来的OSP层才能接触针点作电性测试。
选择原则:
⑶、化学沉金
别称:化学浸金/化学镍金/无电镀镍浸金
英文:缩写ENIG,全称Electroless Nickel Immersion Gold
一句话定义: 化学镍金是通过化学反应(置换反应)在铜箔表面镀上一层镍,然后再通过置换反应在镍的表面镀上一层金。
效果图:
优点:最大的优点就是工艺相对简单。不易氧化,可长时间储放,表面平整,适合用于焊接细间隙脚以及焊点较小的零件。有按键线路电路板的首选(如手机板)。可以重复多次回流焊也不太会降低其焊锡性。
缺点:成本较高,焊接强度较差,因为使用无电镀镍制程,容易有黑垫/黑铅的问题产生。镍层会随着时间氧化,长期的信赖度是个问题。
选择原则:
⑷、化学沉银
别称:浸锡
英文缩写:/
一句话定义:
效果图:/
优点:浸银工艺介于有机涂覆和化学镀镍/浸金之间,工艺比较简单、快速;不像化学镀镍/浸金那样复杂,也不是给 PCB 穿上一层厚厚的盔甲,但是它仍然能够提供好的电性能。银是金的小兄弟,即使暴露在热、湿和污染的环境中,银仍然能够保持良好的可焊性,但会失去光泽。
缺点:沉银也是PCB板表面处理工艺的其实一种,主要是欧美国家在使用,但由于其先天性的Under Cut(俗称断脖子)潜在失效风险存在,导致这种表面处理工艺其市场占有率越来越低。浸银不具备化学镀镍/浸金所具有的好的物理强度因为银层下面没有镍。
选择原则:
⑸、化学沉锡
别称:浸锡
英文缩写:/
一句话定义:
效果图:/
优点:在浸锡溶液中加入了有机添加剂,可使得锡层结构呈颗粒状结构,克服了以前的问题,而且还具有好的热稳定性和可焊性。浸锡工艺可以形成平坦的铜锡金属间化合物,这个特性使得浸锡具有和热风整平一样的好的可焊性而没有热风整平令人头痛的平坦性问题;浸锡也没有化学镀镍/浸金金属间的扩散问题——铜锡金属间化合物能够稳固的结合在一起。
缺点:但是以前的 PCB 经浸锡工艺后出现锡须,在焊接过程中锡须和锡迁徙会带来可靠性问题,因此浸锡工艺的采用受到限制,浸锡板不可存储太久,组装时必须根据浸锡的先后顺序进行。
选择原则:
⑹、电镀镍金
别称:电镀水金/电镀金
英文缩写:/
一句话定义:通过电的方式在焊盘的铜箔上镀上一层镍,然后再镀上一层薄金。
效果图:
优点:较长的存储时间>12个月。适合接触开关设计和金线绑定。适合电测试。
缺点:较高的成本,金比较厚。电镀金手指时需要额外的设计线导电。因金厚度不一直,应用在焊接时,可能因金太厚导致焊点脆化,影响强度。电镀表面均匀性问题。电镀的镍金没有包住线的边。不适合铝线绑定。
选择原则:电镀镍金分为“硬金”和“软金”,硬金(比如:金钴合金)常用在金手指上(接触连接设计),软金就是纯金。电镀镍金在IC载板(比如PBGA)上应用比较多,主要适用金线和铜线绑定,但载IC载板电镀的适合,绑定金手指区域需要额外做导电线出来才能电镀。
⑺、化学镀钯
别称:镍钯金
英文缩写:ENEPIG
一句话定义:化学镀钯是通过化学反应(置换反应)在铜箔表面镀上一层钯,然后再通过置换反应在钯的表面镀上一层金。
效果图:/
优点:化学镀钯的优点为良好的焊接可靠性、热稳定性、表面平整性。在IC载板上应用,适合金线绑定,铝线绑定。适合无铅焊接。
与ENIG相比,没有镍腐蚀(黑盘)问题;成本比ENIG和电镍金便宜。比较长的存储时间。适合多种表面处理工艺并存在板上。
缺点:制程复杂。控制难。在PCB领域应用历史短。
选择原则:
难学不是问题,问题是不去学
第三步:
⑴、小编的水平有限,求高手能提供更完全的PCB表面工艺的资料。
⑵、电镀镍金和化学沉金之间的差异。
⑶、小时候的小霸王学习机上的那个游戏卡带上的PCB用了什么样的工艺呢?
想要彻底了解PCB表面工艺的内容,我们最好通过现场参观PCB厂家的生产流程,亲眼看着PCB的生产流程,能加深印象,刻入大脑中。
那么,我们现在还有哪些困惑呢? 欢迎在评论区提出疑问,我们一起探讨。
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