12種PCB的表面處理工藝詳解
PCB的表面處理工藝有多種,沒有一種是完美的,各有其特點。應根據(jù)PCBA的工藝特性進行選擇。
1、錫鉛熱風整平
應用場合:目前應用僅限于RoHS指令豁免的產(chǎn)品以及軍用產(chǎn)品,如通信產(chǎn)品的單板(Line card)與背板(Back plane)適用于器件引腳中心距≥0.5mm的PCBA
成本:中。
與無鉛的兼容性:不兼容,但可用作通信產(chǎn)品單板(Line Card)表面處理。
儲存期:12個月。
可焊性(潤濕性):高。
不足之處:
不適用于引腳中心距<0.5mm的器件,因為容易發(fā)生橋連。
不適用于共面度要求比較高的地方,如中高引腳數(shù)的BGA。因為HASL工藝鍍層厚度變化比較大,焊盤與焊盤的共面度較差。
由于鍍層相對厚度比較大,必須對鉆孔孔徑(DHS)進行補償,以獲得希望的成品金屬化孔徑(FHS),典型FHS=DHS-4~6mil。
供應商資源:中,但是隨著使用有鉛工藝客戶的減少,PCB廠商正逐步減少HASL生產(chǎn)線,資源將越來越少。
2、無鉛熱風整平
應用場合:替代 SnPb HASL。適用于器件引腳中心距≥0.5mm的PCBA。
成本:中到高。
與無鉛的兼容性:兼容。
儲存期:12個月。
可焊性(潤濕性):高。
不足之處:
不適用于引腳中心距<0.5mm的器件,因為容易發(fā)生橋連。
不適用于共面度要求比較高的地方,如中高引腳數(shù)的BGA因為HASL工藝鍍層厚度變化比較大,焊盤與焊盤間的共面度較差。
由于鍍層相對厚度比較大,必須對鉆孔孔徑(DHS)進行補償,以獲得希望的成品金屬化孔徑(FHS),典型FHS=DHS-4~6mil。
由于表面處理峰值溫度很高,必須使用熱穩(wěn)定的介電材料。
供應商資源:目前受限,但是隨著使用無鉛工藝的發(fā)展,將會越來越多。
3、普通有機保護涂層
應用場合:最廣泛使用的表面處理。由于其表面平整、焊點強度高,被推薦用于精細間距器件(<0.63mm)以及對焊盤共面度要求比較高的器件的表面處理。
成本:低。
與無鉛的兼容性:兼容。
儲存期:3個月。
可焊性(潤濕性):低。
不足之處:
在PCB廠要求特殊的工藝。
不適合混裝工藝(插裝元件與貼裝元件混裝)的單板。
熱穩(wěn)定性差。在首次再流焊接后,必須在OSP廠家規(guī)定的期限(一般24h)內(nèi)完成其余的焊接操作。
不太適用于有EMI接地區(qū)域、安裝孔、測試焊盤的單板。對于有壓接孔的單板也不太適合。
供應商資源:多。
4、高溫有機保護涂層
應用場合:用于替代OSP- -stand,適合于3次以上的焊接操作。推薦用于安裝有大量精細間距器件(<0.63mm)以及對共面度要求比較高的產(chǎn)品。
成本:低。
與無鉛的兼容性:兼容。
儲存期:3個月。
可焊性(潤濕性):低。
不足之處:
在PCB廠要求特殊的工藝。
在首次再流焊接后,必須在OSP廠家規(guī)定的期限內(nèi)完成其余的焊接操作。一般要求24h內(nèi)完成。
不太適用于有EMI接地區(qū)域、安裝孔、測試焊盤的單板。對于有壓接孔的單板也不太適合。
供應商資源:多。
5、電鍍鎳/金(焊接)
應用場合:主要用于/非焊接電鍍鎳金選擇性鍍層使用。
成本:高。
與無鉛的兼容性:兼容。
儲存期:12個月。
可焊性(潤濕性):高。
不足之處:
焊點/焊縫存在脆化的風險。
特征(線、焊盤)側(cè)面露銅,不能被完全包裹或覆蓋。
鍍層在阻焊之前完成。阻焊直接應用在金面,因此,阻焊層的黏結(jié)表面處理強度將受到一定損害。
供應商資源:中。
6、非焊接電鍍鎳/金(硬金)
應用場合:用于金手指、導軌安裝邊等耐磨要求的地方。
成本:中,但作為選擇性鍍層時成本很高。
與無鉛的兼容性:兼容。
儲存期:12個月。
可焊性(潤濕性):低。
不足之處:
不可焊。
可以在阻焊膜工藝后應用,但這種工藝可能導致精細間距器件的阻焊膜剝離。
供應商資源:多。
7、化學鎳/浸金
應用場合:適用于安裝有大量精細間距器件(<0.63mm)以及共面度要求比較高的PCBA。也可用作OSP表面的選擇性鍍層,按鍵盤。
成本:高。
與無鉛的兼容性:兼容。
儲存期:12個月。
可焊性(潤濕性):高。
不足之處:
焊點/焊縫存在脆化的風險。
存在“黑盤”失效風險。黑盤是一種發(fā)生概率非常低的缺陷,用一般的檢測手段難以發(fā)現(xiàn),但導致的失效是災難性的,因此,一般不建議用于精細間距的BGA焊盤表面處理。
浸金層很薄,不能承受10次以上的機械插拔。
供應商資源:多。
8、沉銀Im-ag
應用場合:適用于安裝有大量精細間距器件(<0.63mm)以及共面度要求比較高的PCBA。
成本:低。
與無鉛的兼容性:兼容。
儲存期:12個月。
可焊性(潤濕性):高。
不足之處:
潛在的界面微空洞。
與鍍金的壓接連接器不兼容,因為兩者間的摩擦力比較大。
浸銀層很薄,不能承受10次以上的機械插拔。
非焊接區(qū)域容易高溫變色。
易于硫化(對硫敏感)
存在賈凡尼效應,一般溝槽深度會電鍍10μm左右。
因賈凡尼溝槽露銅,在高硫環(huán)境下容易發(fā)生爬行腐蝕。
供應商資源:多。
9、沉錫Im-Sn
應用場合:推薦用于背板(Back Plane)。它能夠獲得滿意的壓接孔徑尺寸,很容易做到±0.05mm(±0.002mil),此外還具有一定的潤滑作用,特別適合于主要為壓接連接器的PCBA
成本:低(相當于ENIG)
與無鉛的兼容性:兼容。
儲存期:12個月。
可焊性(潤濕性):高。
不足之處:
由于手印及返修次數(shù)限制的原因,不推薦用于單板(Line Card)
再流焊接后塞孔附近鍍錫層易變色。這是因為阻焊劑(俗稱綠油)塞孔容易藏藥水,再流焊接時噴出來與附近錫層反應的結(jié)果。
有產(chǎn)生錫須的風險。錫須風險取決于浸錫使用的藥水,有些藥水制作的錫層容易發(fā)生錫須,有些則不太容易產(chǎn)生錫須。
某些沉錫配方藥水與阻焊劑不兼容,對阻焊侵蝕比較嚴重,不適合于精細阻焊橋的應用。
供應商資源:多。
10、熱熔錫鉛
應用場合:一般用于背板。
成本:中。
與無鉛的兼容性:不兼容。
儲存期:12個月。
可焊性(潤濕性):中,熱熔最大的好處就是抗腐蝕,但可焊性不是很好。
不足之處:
不適合于單板(Line Card)
焊盤與焊盤的共面度比較差,不適合于共面度要求比較高的PCBA。
用于鍍層相對厚度變化比較大,要獲得滿意的成品金屬化孔徑尺寸,對鉆孔孔徑尺寸需要進行補償。
供應商資源:受限。
11、化學鎳鈀/浸金
應用場合:用于沒有“黑盤”風險、非常耐用穩(wěn)定的惰性表面??赡苋〈鶲SP或ENIG在單板方面應用的表面鍍層。
成本:中到高(比ENIG低)
與無鉛的兼容性:兼容。
儲存期:12個月。
可焊性(潤濕性):高。
不足之處:
在PCB行業(yè)應用極少,經(jīng)驗不多。
供應商資源:非常少。
12、選擇性化學鎳/金與OSP
應用場合:可用于需要機械接觸區(qū)并安裝有精細間距器件的PCBA。在這種應用中,OSP作為高可靠的可焊層使用,ENIG作為機械接觸區(qū)使用,像手機鍵盤板,多采用此表面處理。
成本:中到高。
與無鉛的兼容性:兼容。
儲存期:6個月。
可焊性(潤濕性):低。
不足之處:
成本比較高。
ENIG不適合用作導槽安裝的接地邊鍍層,因為ENIG層很薄,不耐摩擦。
在OSP藥水中有賈凡尼效應風險。
供應商資源:多。