PCB板表面處理工藝的優缺點分析

2021-08-20 10:18:29 字數 2672 閱讀 2410

隨著人類對於居住環境要求的不斷提高,

pcb生產過程中涉及到的環境問題也越來越受到關注。

為什麼要對pcb表面進行特殊的處理呢?

pcb表面處理最基本的目的是保證良好的可焊性或電效能。由於銅在空氣中很容易氧化,銅的氧化層對焊接有很大的影響,很容易形成假焊、虛焊,嚴重時會造成焊盤與元器件無法焊接,正因如此,pcb在生產製造時,會有一道工序,在焊盤表面塗(鍍)覆上一層物質,保護焊盤不被氧化。

目前國內板廠的pcb便面處理工藝有:噴錫(hasl,hot air solder leveling 熱風平整)、osp(防氧化)、全板鍍鎳金、沉金、沉錫、沉銀、化學鎳鈀金、電鍍硬金,當然,特殊應用場合還會有一些特殊的pcb表面處理工藝。

1、噴錫

(熱風平整)

熱風整平工藝的一般流程為:微蝕→預熱→塗覆助焊劑→噴錫→清洗。

熱風整平又名熱風焊料整平(俗稱噴錫),它是在pcb表面塗覆熔融錫(鉛)焊料並用加熱壓縮空氣整(吹)平的工藝,使其形成一層既抗銅氧化,又可提供良好的可焊性的塗覆層。熱風整平時焊料和銅在結合處形成銅錫金屬間化合物。pcb進行熱風整平時要沉在熔融的焊料中;風刀在焊料凝固之前吹平液態的焊料;風刀能夠將銅面上焊料的彎月狀最小化和阻止焊料橋接。

熱風整平分為垂直式和水平式兩種,一般認為水平式較好,主要是水平式熱風整平鍍層比較均勻,可實現自動化生產。

2、有機可焊性保護劑(osp)

一般流程為:脫脂-->微蝕-->酸洗-->純水清洗-->有機塗覆-->清洗,過程控制相對其他表明處理工藝較為容易。

osp是印刷電路板(pcb)銅箔表面處理的符合rohs指令要求的一種工藝。估計目前約有25%-30%的pcb使用osp工藝,該比例一直在上公升(很可能osp工藝現在已超過噴錫而居於第一位)。osp工藝可以用在低技術含量的pcb,也可以用在高技術含量的pcb上,如單面電視機用pcb、高密度晶元封裝用板。對於bga方面,osp應用也較多。pcb如果沒有表面連線功能性要求或者儲存期的限定,osp工藝將是最理想的表面處理工藝。

優點:製程簡單,表面非常平整,適合無鉛焊接和smt。易返工,生產操作方便,適合水平線操作。板子上適合多種處理並存(比如:osp+enig)。成本低,環境友好。

缺點:回流焊次數的限制 (多次焊接厚,膜會被破壞,基本上2次沒有問題)。不適合壓接技術,線繫結。目視檢測和電測不方便。smt時需要n2氣保護。smt返工不適合。儲存條件要求高。

3、全板鍍鎳金

板鍍鎳金是在pcb表面導體先鍍上一層鎳後再鍍上一層金,鍍鎳主要是防止金和銅間的擴散。現在的電鍍鎳金有兩類:鍍軟金(純金,金表面看起來不亮)和鍍硬金(表面平滑和硬,耐磨,含有鈷等其他元素,金表面看起來較光亮)。軟金主要用於晶元封裝時打金線;硬金主要用在非焊接處的電性互連。

優點:較長的儲存時間》12個月。適合接觸開關設計和金線繫結。適合電測試

弱點:較高的成本,金比較厚。電鍍金手指時需要額外的設計線導電。因金厚度不一直,應用在焊接時,可能因金太厚導致焊點脆化,影響強度。電鍍表面均勻性問題。電鍍的鎳金沒有包住線的邊。不適合鋁線繫結。

4、沉金

一般流程為:脫酸洗清潔-->微蝕-->預浸-->活化-->化學鍍鎳-->化學浸金;其過程中有6個化學槽,涉及到近百種化學品,過程比較複雜。

沉金是在銅面上包裹一層厚厚的、電性良好的鎳金合金,這可以長期保護pcb;另外它也具有其它表面處理工藝所不具備的對環境的忍耐性。此外沉金也可以阻止銅的溶解,這將有益於無鉛組裝。

優點:不易氧化,可長時間存放,表面平整,適合用於焊接細間隙引腳以及焊點較小的元器件。有按鍵pcb板的首選(如手機板)。可以重複多次過回流焊也不太會降低其可焊性。可以用來作為cob(chip on board)打線的基材。

5、沉錫

由於目前所有的焊料都是以錫為基礎的,所以錫層能與任何型別的焊料相匹配。沉錫工藝可以形成平坦的銅錫金屬間化合物,這個特性使得沉錫具有和熱風整平一樣的好的可焊性而沒有熱風整平令人頭痛的平坦性問題;沉錫板不可儲存太久,組裝時必須根據沉錫的先後順序進行。

優點:適合水平線生產。適合精細線路處理,適合無鉛焊接,特別適合壓接技術。非常好的平整度,適合smt。

缺點:需要好的儲存條件,最好不要大於6個月,以控制錫須生長。不適合接觸開關設計。生產工藝上對阻焊膜工藝要求比較高,不然會導致阻焊膜脫落。多次焊接時,最好n2氣保護。電測也是問題。

6、沉銀

沉銀工藝介於有機塗覆和化學鍍鎳/沉金之間,工藝比較簡單、快速;即使暴露在熱、溼和汙染的環境中,銀仍然能夠保持良好的可焊性,但會失去光澤。沉銀不具備化學鍍鎳/沉金所具有的好的物理強度因為銀層下面沒有鎳。

優點:製程簡單,適合無鉛焊接,smt。表面非常平整、成本低、適合非常精細的線路。

缺點:儲存條件要求高,容易汙染。焊接強度容易出現問題(微空洞問題)。容易出現電遷移現象以及和阻焊膜下銅出現賈凡尼咬蝕現象。電測也是問題

7、化學鎳鈀金

化學鎳鈀金與沉金相比是在鎳和金之間多了一層鈀,鈀可以防止出現置換反應導致的腐蝕現象,為沉金作好充分準備。金則緊密的覆蓋在鈀上面,提供良好的接觸面。

優點:適合無鉛焊接。表面非常平整,適合smt。通孔也可以上化鎳金。較長的儲存時間,儲存條件不苛刻。適合電測試。適合開關接觸設計。適合鋁線繫結,適合厚板,抵抗環境攻擊強。

8、電鍍硬金

為了提高產品耐磨效能,增加插拔次數而電鍍硬金。

pcb的表面處理工藝方面的變化並不是很大,好像還是比較遙遠的事情,但是應該注意到:長期的緩慢變化將會導致巨大的變化。在環保呼聲愈來愈高的情況下,pcb的表面處理工藝未來肯定會發生巨變。

關鍵字:pcb、pcb板

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