PCB表面處理
由于銅在空氣中往往以氧化物的形式存在,嚴重影響PCB的可焊性和電氣性能,因此需要對PCB進行表面處理。 如果電路板表面未經處理,很容易產生虛焊問題,嚴重時焊盤和元器件無法焊接。 PCB表面處理是指在PCB上人為形成表面層的過程。 表面處理的目的是保證PCB具有良好的可焊性或電氣性能。 印刷電路板的表面處理有很多種。
1. 熱風焊料整平(稱為 HASL)
它是在PCB表面涂上熔融的錫鉛焊料,用加熱的壓縮空氣壓平(吹),形成一層既能抗銅氧化又能提供良好可焊性的涂層的工藝。 在此過程中,需要掌握以下重要參數:焊接溫度、風刀風溫、風刀壓力、浸焊時間、升降速度等。

熱風整平現在廣泛應用于SMT制程,PCB熱風整平主要有以下三個要點:
PCB應浸入熔化的焊料中;
風刀在焊錫凝固前吹出液態焊錫;
風刀可以最大限度地減少銅表面焊料的彎月面,并防止焊料橋接。
噴錫的優點
存放時間比較長。
良好的焊盤潤濕和銅覆蓋。
廣泛使用的無鉛(符合 RoHS 標準)型號。
技術成熟。
低成本。
非常適合目視檢查和電氣測試。
噴錫的缺點
不適用于引線鍵合。
由于熔融焊料的自然彎月面,平面度差。
不適用于電容式觸摸開關。
對于特別薄的面板,HASL 可能不適合。 浴槽的高溫可能會導致電路板翹曲。
2.OSP(有機保護膜)
OSP是有機可焊性防腐劑的縮寫,又名預焊劑。 簡而言之,OSP 是噴涂在銅焊盤表面,以提供由有機化學品制成的保護膜。 這層薄膜必須具有抗氧化、抗熱震、抗潮等特性,以保護銅表面在正常環境下不生銹(氧化或硫化等)。 然而,在隨后的高溫焊接中,這層保護膜必須很容易被助焊劑迅速去除,這樣裸露的干凈銅面才能立即與熔化的焊料結合,在極短的時間內形成牢固的焊點。 換句話說,OSP的作用是充當銅和空氣之間的屏障。

OSP的一般流程是:除油-->微蝕-->酸洗-->純水清洗-->有機鍍膜-->清洗。
OSP的優勢
簡單便宜; 表面光潔度只是噴涂。
焊盤表面非常光滑,平面度堪比ENIG。
無鉛(符合 RoHS 標準)且環保。
可返工。
OSP的缺點
潤濕性差。
薄膜清晰而薄的性質意味著很難通過目視檢查來衡量質量并進行在線測試。
使用壽命短,存儲和處理要求高。
鍍通孔保護不良。
3.沉銀
銀具有穩定的化學性質。 浸銀工藝加工的PCB即使暴露在高溫、潮濕和污染環境中,仍能提供良好的電氣性能,保持良好的可焊性,即使會失去光澤。 沉銀是一種置換反應,直接在銅上鍍上一層純銀。 有時,浸銀與 OSP 涂層相結合,以防止銀與環境中的硫化物發生反應。

沉銀的優點
高可焊性。
表面平整度好。
低成本和無鉛(符合 RoHS 標準)。
適用于鋁線鍵合。
沉銀的缺點
存儲要求高。 容易被污染。
從包裝中取出后的短裝配窗口。
難以進行電氣測試。
4.浸錫
由于所有焊料都是錫基的,因此錫層可以匹配任何類型的焊料。 在浸錫液中加入有機添加劑后,錫層結構呈粒狀結構,克服了錫須和錫遷移帶來的問題,同時具有良好的熱穩定性和可焊性。

浸錫的優點
適用于臥式生產線。
適用于精細走線加工,適用于無鉛焊接,尤其適用于壓接工藝。
平整度非常好,適合SMT。
浸錫的缺點
儲存條件高,指紋可能會變色。
錫須可能會導致短路和焊點問題,從而縮短保質期。
難以進行電氣測試。
過程涉及致癌物。
5. 沉金 (ENIG)
ENIG,或化學鍍鎳浸金是一種廣泛使用的表面處理涂層,由兩個金屬層組成。 鎳直接沉積在銅上,然后通過置換反應將銅鍍上金原子。 鎳內層厚度一般為3~6μm,金外層沉積厚度一般為0.05~0.1μm。 鎳在焊料和銅之間形成阻擋層。 金的作用是在儲存過程中防止鎳氧化,從而延長保質期,但浸金工藝還能產生出色的表面平整度。

ENIG的處理流程為:清洗-->蝕刻-->催化劑-->化學鍍鎳-->沉金-->清洗殘渣
沉金 (ENIG) 的優勢
適用于無鉛(符合 RoHS)焊接。
優異的表面平整度。
保質期長,表面經久耐用。
適用于鋁線鍵合。
沉金 (ENIG) 的缺點
貴,用黃金。
該過程復雜且難以控制。
容易產生黑墊效應。
6. 電解鎳/金(硬金/軟金)
電解鎳金分為“硬金”和“軟金”。 硬金純度較低,常用于金手指(PCB邊緣連接器)、PCB觸點或其他耐磨區域。 黃金厚度可能會根據要求而變化。 軟金純度更高,常用于引線鍵合應用。
電解鎳/金的優點
保質期更長。
適用于接觸開關和引線鍵合。
硬金適用于電氣測試。
無鉛(符合 RoHS 標準)。
電解鎳/金的缺點
最昂貴的表面處理。
電鍍金手指需要額外的導電線。
硬金的可焊性很差。 由于金的厚度,較厚的層更難焊接。
7. ENEPIG
化學鍍鎳化學鍍鈀浸金或 ENEPIG 開始越來越多地用作 PCB 表面處理。 與 ENIG 相比,ENEPIG 在鎳和金之間多了一層鈀,進一步保護鎳層免受腐蝕,防止 ENIG 表面處理可能出現的黑墊。 鎳的沉積厚度約為3~6μm,鈀的厚度約為0.1~0.5μm,金的厚度為0.02~0.1μm。 雖然金層厚度小于ENIG,但ENEPIG更貴。 然而,最近鈀金成本的下跌使 ENEPIG 的價格更加實惠。

鎳鈀(ENEPIG)的優點
ENIG 的所有優點,沒有黑墊問題。
比 ENIG 更適合引線鍵合。
無腐蝕風險。
儲存時間長。無鉛(符合 RoHS 標準)。
鎳鈀 (ENEPIG) 的缺點
復雜的過程。
難以控制。
成本高。
ENEPIG 是一種相對較新的方法,并不成熟。
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