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▍ 為什么要對PCB表面進行特殊的處理 因為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(yán)重時會造成焊盤與元器件無法焊接，正因如此，PCB在生產(chǎn)制造時，會有一道工序，在焊盤表面涂（鍍）覆上一層物質(zhì)，保護焊盤不被氧化。 目前國內(nèi)板廠的PCB便面處理工藝有：噴錫（HASL，hot air solder leveling 熱風(fēng)整平）、沉錫、沉銀、OSP(防氧化)、化學(xué)沉金（ENIG）、電鍍金等等，當(dāng)然，特殊應(yīng)用場合還會有一些特殊的PCB表面處理工藝。 裸銅板 
優(yōu)點：成本低、表面平整，焊接性良好（在沒有被氧化的情況下）。 缺點：容易受到酸及濕度影響，不能久放，拆封后需在2小時內(nèi)用完，因為銅暴露在空氣中容易氧化；無法使用于雙面板，因為經(jīng)過第一次回流焊后第二面就已經(jīng)氧化了。如果有測試點，必須加印錫膏以防止氧化，否則后續(xù)將無法與探針接觸良好。 噴錫板(HASL，Hot Air Solder Levelling，熱風(fēng)整平)
優(yōu)點：價格較低，焊接性能佳。 缺點：不適合用來焊接細間隙的引腳以及過小的元器件，因為噴錫板的表面平整度較差。在PCB加工中容易產(chǎn)生錫珠(solder bead)，對細間隙引腳(fine pitch)元器件較易造成短路。使用于雙面SMT工藝時，因為第二面已經(jīng)過了一次高溫回流焊，極容易發(fā)生噴錫重新熔融而產(chǎn)生錫珠或類似水珠受重力影響成滴落的球狀錫點，造成表面更不平整進而影響焊接問題。 噴錫工藝曾經(jīng)在PCB表面處理工藝中處于主導(dǎo)地位。二十世紀(jì)八十年代，超過四分之三的PCB使用噴錫工藝，但過去十年以來業(yè)界一直都在減少噴錫工藝的使用。噴錫工藝制程比較臟、難聞、危險，因而從未是令人喜愛的工藝，但噴錫工藝對于尺寸較大的元件和間距較大的導(dǎo)線而言，卻是極好的工藝。在密度較高的PCB中，噴錫工藝的平坦性將影響后續(xù)的組裝；故HDI板一般不采用噴錫工藝。隨著技術(shù)的進步，業(yè)界現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了適于組裝間距更小的QFP和BGA的噴錫工藝，但實際應(yīng)用較少。目前一些工廠采用OSP工藝和浸金工藝來代替噴錫工藝；技術(shù)上的發(fā)展也使得一些工廠采用沉錫、沉銀工藝。加上近年來無鉛化的趨勢，噴錫工藝使用受到進一步的限制。雖然目前已經(jīng)出現(xiàn)所謂的無鉛噴錫，但這可將涉及到設(shè)備的兼容性問題。 OSP(Organic Soldering Preservative，防氧化)
優(yōu)點：具有裸銅板焊接的所有優(yōu)點，過期（三個月）的板子也可以重新做表面處理，但通常以一次為限。 缺點：容易受到酸及濕度影響。使用于二次回流焊時，需在一定時間內(nèi)完成，通常第二次回流焊的效果會比較差。存放時間如果超過三個月就必須重新表面處理。打開包裝后需在24小時內(nèi)用完。 OSP為絕緣層，所以測試點必須加印錫膏以去除原來的OSP層才能接觸針點作電性測試。 OSP工藝可以用在低技術(shù)含量的PCB，也可以用在高技術(shù)含量的PCB上，如單面電視機用PCB、高密度芯片封裝用板。對于BGA方面，OSP應(yīng)用也較多。PCB如果沒有表面連接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。但OSP不適合用在少量多樣的產(chǎn)品上面，也不適合用在需求預(yù)估不準(zhǔn)的產(chǎn)品上，如果公司內(nèi)電路板的庫存經(jīng)常超過六個月，真的不建議使用OSP表面處理的板子。 沉金(ENIG，Electroless Nickel Immersion Gold)
優(yōu)點：不易氧化，可長時間存放，表面平整，適合用于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。可以重復(fù)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。 缺點：成本較高，焊接強度較差，因為使用無電鍍鎳制程，容易有黑盤的問題產(chǎn)生。鎳層會隨著時間氧化，長期的可靠性是個問題。 沉金工藝與OSP工藝不同，它主要用在表面有連接功能性要求和較長的儲存期的板子上，如按鍵觸點區(qū)、路由器殼體的邊緣連接區(qū)和芯片處理器彈性連接的電性接觸區(qū)。由于噴錫工藝的平坦性問題和OSP工藝助焊劑的清除問題，二十世紀(jì)九十年代沉金使用很廣；后來由于黑盤、脆的鎳磷合金的出現(xiàn)，沉金工藝的應(yīng)用有所減少，不過目前幾乎每個高技術(shù)的PCB廠都有沉金線。考慮到除去銅錫金屬間化合物時焊點會變脆，相對脆的鎳錫金屬間化合物處將出現(xiàn)很多的問題。因此，便攜式電子產(chǎn)品（如手機）幾乎都采用OSP、沉銀或沉錫形成的銅錫金屬間化合物焊點，而采用沉金形成按鍵區(qū)、接觸區(qū)和EMI的屏蔽區(qū)，即所謂的選擇性沉金工藝。 沉銀(ENIG，Electroless Nickel Immersion Gold)
沉銀比沉金便宜，如果PCB有連接功能性要求和需要降低成本，沉銀是一個好的選擇；加上沉銀良好的平坦度和接觸性，那就更應(yīng)該選擇沉銀工藝。在通信產(chǎn)品、汽車、電腦外設(shè)方面沉銀應(yīng)用得很多，在高速信號設(shè)計方面沉銀也有所應(yīng)用。由于沉銀具有其它表面處理所無法匹敵的良好電性能，它也可用在高頻信號中。EMS推薦使用沉銀工藝是因為它易于組裝和具有較好的可檢查性。但是由于沉銀存在諸如失去光澤、焊點空洞等缺陷使得其增長緩慢（但沒有下降）。 沉錫(ENIG，Electroless Nickel Immersion Gold)
沉錫被引入表面處理工藝是近十年的事情，該工藝的出現(xiàn)是生產(chǎn)自動化的要求的結(jié)果。沉錫在焊接處沒有帶入任何新元素，特別適用于通信用背板。在板子的儲存期之外錫將失去可焊性，因而沉錫需要較好的儲存條件。另外沉錫工藝中由于含有致癌物質(zhì)而被限制使用。 對比不同的PCB表面處理工藝，他們的成本不同，當(dāng)然所用的場合也不同，只選對的不選貴的，目前還沒有最完美的PCB表面處理工藝能夠適合所有應(yīng)用場景（這里講的是性價比，即以最低的價格就能滿足所有的PCB應(yīng)用場景），所以才會有這么多的工藝來選擇，當(dāng)然每一種工藝都各有千秋，存在的既是合理的，關(guān)鍵是我們要認(rèn)識他們并合理的選擇。 直選對的不選貴的，只有了解不同的表面處理工藝才能正確的選擇合適的應(yīng)用，讓PCB設(shè)計與制造更簡單。北京奇跡物聯(lián)專業(yè)的ESIM模組供應(yīng)商，模組覆蓋2G/4G/NB-IOT網(wǎng)絡(luò)，通過技術(shù)積累、供應(yīng)鏈整合、服務(wù)體系搭建，致力于推動物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及。 |
