专家说:七种PCB表面处理技术!

发布时间:2024-10-29 20:54:08  

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PCB表面处理的作用:保护暴露的铜面,提供可焊接性表面组件到PCB。当然也要满足一系列功能标准,比如环境要求、电气性能、物理性能和耐久性的要求表面处理工艺从最开始会使用助焊剂在铜面焊接元件,产品需要大批量的时候,会使用。当PCB出现涂敷阻焊的时候,开始出现。随着产品布线密度增加,出现。清洁组装操作的需求, ENIG工艺广泛使用,再后来出现环保无铅

要求,开始出现化学沉银 化学沉锡化学镍钯金化学镍银(ENIAg)

表面处理工艺有两种主要类型: .HASL,ENIG / ENEPIG,沉金和沉锡均属于金属表面成型,


2 、有机防氧化(OSP)
看似简单,但分子成分相当复杂,这个大型有机分子溶解于水和有机酸溶液里,PCB浸在溶液里,裸露的铜和这些分子形成化学键,在铜表面形成OSP-铜组合的沉积层,厚度可达0.10~0.60um。

缺点是,OSP涂层一旦太厚,就会影响焊接。也没办法检查铜有没有完全受到保护。还有需要注意的是:采用常规波峰焊和选择性波峰焊焊接工艺的 PCBA,不允许使用OSP表面处理方式。

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(1)有铅喷锡

(2)无铅喷锡 无铅锡是一种环保的工艺,它对人体危害非常小,也是现阶段提倡的一种工艺,无铅锡中对于铅的含量不超过0.5,无铅锡会熔点高,这样就焊接点牢固很多。实质上有铅喷锡和无铅喷锡是一种工艺。只是铅的纯度不一样而已。而无铅锡对于人体对于环境更环保更安全,也是未来的一种发展趋势,建议大家使用。

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3 沉金是在铜面上包裹一层厚厚的、电性良好的镍金合金,这可以长期保护PCB;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。此外沉金也可以阻止铜的溶解,这将有益于无铅组装。

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优点 是不易氧化,可长时间存放,表面平整,适合用于焊接细间隙引脚以及焊点较小的元器件。有按键PCB板的首选(如手机板)。可以重复多次过回流焊也不太会降低其可焊性。可以用来作为COB(Chip On Board)打线的基材。
缺点 是成本较高,焊接强度较差,因为使用无电镀镍制程,容易有黑盘的问题产生。镍层会随着时间氧化,不具备长期可靠性。


4 化学沉银(IMS)PCB上的铜需要单独清洗和微蚀的预处理,在银溶液中,惰性的铜和惰性更强的银之间进行贾凡尼置换。
贾凡尼效应又称原电池效应、电偶腐蚀,即相连的、活性不同的两个金属与电解质溶解接触发生原电池反应,比较活泼的金属原子失去电子而被氧化(腐蚀)。
这个工艺,水洗和干燥很关键,保证杂质被清洗。如果需要多次沉银,或者银厚超过0.5um,贾凡尼效应会影响铜,甚至会造成电气开路。
化学沉银的抗爬行腐蚀比较差,爬行腐蚀是指PCB或者PCBA暴露于潮湿及其他气体环境中,在一定时间内缓慢产生腐蚀晶体的现象,可能会引发短路或开路问题。

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5 、沉锡(IMT)
沉锡工艺是为有利于SMT与芯片封装而特别设计的在铜面上以化学方式沉积锡金属镀层,是取代Pb-Sn合金镀层制程的一种绿色环保新工艺,已广泛使用于电子产品(如线路板、电子器件)与五金件、装饰品等表面处理。

化学沉锡 方式和化学沉银类似,只不过锡是两性金属,与酸和碱都可以发生反应,所以沉积后,要避免与强酸和强碱接触

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6 化学镍化学镀钯金(ENEPIG)

ENIG 是化学镀镍浸金的缩写(Electroless Nickel Immersion Gold),由化学镀镍和浸入金的薄层组成,涉及CU/NI/Au三层金属结构。工艺流程主要包括:活化铜,化学镀镍,化学浸金。可保护镍免受氧化。金是PCB外层涂抹的理想元素,因为金不会形成氧化物,受温度和存储条件的影响比较小,同时易于焊接。但是金的含量超过焊料质量的3%,就会使得焊点变脆,所以焊接中金层最大厚度是0.3um。


ENEPIG 是化学镀镍钯浸金缩写(Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold)。


ENIG( 主要用于电路板的表面处理,用来防止电路板表面的铜被氧化或腐蚀,并且用于焊接及应用于接触,比如内存条上的金手指。
ENEPIG( 主要用于封装基板表面处理,在化镍钯浸金工艺过程中,通过对镍层上化学镀钯控制、浸金控制,获得精确的沉积厚度和金层均匀性,达到良好的接触面。

(1)化学沉镍金
在PCB表面导体先电镀上一层镍之后再电镀上一层金,镀镍主要是防止金和铜之间的扩散。

软金主要用于芯片封装时打金线;

电镀镍/金这个是电镀工艺,将PCB放置在整流器连通的夹具上,并浸在金属离子的溶液里。在电场驱动下,溶液中金属离子还原,覆盖在PCB铜面上。金属镀层的厚度可以通过电镀时间、电流密度、电镀时间等来控制性能。

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由于电镀镍/金成本高,一般用于插拔连接或打金线的工艺。先是沉积几微米的镍,再在镍上镀0.5~1.5um厚的金,保护镍不会被氧化。 无论是化学镍金或是电镀镍金,真正需要关注的是镍镀层,因为真正需要焊接形成金属间化物的是镍而不是金,金仅仅是为了保护镍不被氧化或腐蚀,金层在焊接一开始就溶解到焊料之中去了。


七、PCB混合表面处理技术
123456 <span style="font-size:11.5pt;line-height:173%;font-family:Microsoft YaHei UI" ,sans-serif;mso-bidi-font-family:宋体;color:#222222;letter-spacing:.4pt;background:yellow;mso-highlight:yellow;mso-font-kerning: 0pt;">、RoHS合规性

在确定要使用的表面光洁度时,RoHS 合规性至关重要。通常,所有使用铅的表面处理都不适合 RoHS 合规性,应避免使用。

根据上面对每种表面光洁度的介绍,一些属性是作为选择标准的最重要的元素。下表显示了每种表面光洁度具有和不具有的属性

根据 PCB 产品的具体要求和特性,你可以按照此表选择完美的表面光洁度选项。

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总而言之, 对于表面光洁度选择的类型,必须选择最佳类型,才能完成众多功能 。每种类型的表面处理都有其自身的优点和缺点。 有一些工程技巧可以解决由表面光洁度的缺点引起的问题。 例如,对于OSP润湿力较低的缺点,有一些解决方案,例如改变板可焊性电镀或波峰焊合金,增加顶面预热等。 关键是必须考虑所有可能的因素以获得理想的性能。


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文章来源于:PCB电路板之家    原文链接
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