12种PCB的表面处理工艺详解

2020-05-19 12:01:49 1467

PCB的表面处理工艺有多种,没有一种是完美的,各有其特点。应根据PCBA的工艺特性进行选择。

PCB表面处理工艺.jpg

1、锡铅热风整平

应用场合:目前应用仅限于RoHS指令豁免的产品以及军用产品,如通信产品的单板(Line card)与背板(Back plane)适用于器件引脚中心距≥0.5mm的PCBA

成本:中。

与无铅的兼容性:不兼容,但可用作通信产品单板(Line Card)表面处理。

储存期:12个月。

可焊性(润湿性):高。

不足之处:

  • 不适用于引脚中心距<0.5mm的器件,因为容易发生桥连。

  • 不适用于共面度要求比较高的地方,如中高引脚数的BGA。因为HASL工艺镀层厚度变化比较大,焊盘与焊盘的共面度较差。

  • 由于镀层相对厚度比较大,必须对钻孔孔径(DHS)进行补偿,以获得希望的成品金属化孔径(FHS),典型FHS=DHS-4~6mil。

供应商资源:中,但是随着使用有铅工艺客户的减少,PCB厂商正逐步减少HASL生产线,资源将越来越少。


2、无铅热风整平

应用场合:替代 SnPb HASL。适用于器件引脚中心距≥0.5mm的PCBA。

成本:中到高。

与无铅的兼容性:兼容。

储存期:12个月。

可焊性(润湿性):高。

不足之处:

  • 不适用于引脚中心距<0.5mm的器件,因为容易发生桥连。

  • 不适用于共面度要求比较高的地方,如中高引脚数的BGA因为HASL工艺镀层厚度变化比较大,焊盘与焊盘间的共面度较差。

  • 由于镀层相对厚度比较大,必须对钻孔孔径(DHS)进行补偿,以获得希望的成品金属化孔径(FHS),典型FHS=DHS-4~6mil。

  • 由于表面处理峰值温度很高,必须使用热稳定的介电材料。

供应商资源:目前受限,但是随着使用无铅工艺的发展,将会越来越多。


3、普通有机保护涂层

应用场合:最广泛使用的表面处理。由于其表面平整、焊点强度高,被推荐用于精细间距器件(<0.63mm)以及对焊盘共面度要求比较高的器件的表面处理。

成本:低。

与无铅的兼容性:兼容。

储存期:3个月。

可焊性(润湿性):低。

不足之处:

  • 在PCB厂要求特殊的工艺。

  • 不适合混装工艺(插装元件与贴装元件混装)的单板。

  • 热稳定性差。在首次再流焊接后,必须在OSP厂家规定的期限(一般24h)内完成其余的焊接操作。

  • 不太适用于有EMI接地区域、安装孔、测试焊盘的单板。对于有压接孔的单板也不太适合。

供应商资源:多。


4、高温有机保护涂层

应用场合:用于替代OSP- -stand,适合于3次以上的焊接操作。推荐用于安装有大量精细间距器件(<0.63mm)以及对共面度要求比较高的产品。

成本:低。

与无铅的兼容性:兼容。

储存期:3个月。

可焊性(润湿性):低。

不足之处:

  • 在PCB厂要求特殊的工艺。

  • 在首次再流焊接后,必须在OSP厂家规定的期限内完成其余的焊接操作。一般要求24h内完成。

  • 不太适用于有EMI接地区域、安装孔、测试焊盘的单板。对于有压接孔的单板也不太适合。

供应商资源:多。


5、电镀镍/金(焊接)

应用场合:主要用于/非焊接电镀镍金选择性镀层使用。

成本:高。

与无铅的兼容性:兼容。

储存期:12个月。

可焊性(润湿性):高。

不足之处:

  • 焊点/焊缝存在脆化的风险。

  • 特征(线、焊盘)侧面露铜,不能被完全包裹或覆盖。

  • 镀层在阻焊之前完成。阻焊直接应用在金面,因此,阻焊层的黏结表面处理强度将受到一定损害。

供应商资源:中。


6、非焊接电镀镍/金(硬金)

应用场合:用于金手指、导轨安装边等耐磨要求的地方。

成本:中,但作为选择性镀层时成本很高。

与无铅的兼容性:兼容。

储存期:12个月。

可焊性(润湿性):低。

不足之处:

  • 不可焊。

  • 可以在阻焊膜工艺后应用,但这种工艺可能导致精细间距器件的阻焊膜剥离。

供应商资源:多。


7、化学镍/浸金

应用场合:适用于安装有大量精细间距器件(<0.63mm)以及共面度要求比较高的PCBA。也可用作OSP表面的选择性镀层,按键盘。

成本:高。

与无铅的兼容性:兼容。

储存期:12个月。

可焊性(润湿性):高。

不足之处:

  • 焊点/焊缝存在脆化的风险。

  • 存在“黑盘”失效风险。黑盘是一种发生概率非常低的缺陷,用一般的检测手段难以发现,但导致的失效是灾难性的,因此,一般不建议用于精细间距的BGA焊盘表面处理。

  • 浸金层很薄,不能承受10次以上的机械插拔。

供应商资源:多。


8、沉银Im-ag

应用场合:适用于安装有大量精细间距器件(<0.63mm)以及共面度要求比较高的PCBA。

成本:低。

与无铅的兼容性:兼容。

储存期:12个月。

可焊性(润湿性):高。

不足之处:

  • 潜在的界面微空洞。

  • 与镀金的压接连接器不兼容,因为两者间的摩擦力比较大。

  • 浸银层很薄,不能承受10次以上的机械插拔。

  • 非焊接区域容易高温变色。

  • 易于硫化(对硫敏感)

  • 存在贾凡尼效应,一般沟槽深度会电镀10μm左右。

  • 因贾凡尼沟槽露铜,在高硫环境下容易发生爬行腐蚀。

供应商资源:多。


9、沉锡Im-Sn

应用场合:推荐用于背板(Back Plane)。它能够获得满意的压接孔径尺寸,很容易做到±0.05mm(±0.002mil),此外还具有一定的润滑作用,特别适合于主要为压接连接器的PCBA

成本:低(相当于ENIG)

与无铅的兼容性:兼容。

储存期:12个月。

可焊性(润湿性):高。

不足之处:

  • 由于手印及返修次数限制的原因,不推荐用于单板(Line Card)

  • 再流焊接后塞孔附近镀锡层易变色。这是因为阻焊剂(俗称绿油)塞孔容易藏药水,再流焊接时喷出来与附近锡层反应的结果。

  • 有产生锡须的风险。锡须风险取决于浸锡使用的药水,有些药水制作的锡层容易发生锡须,有些则不太容易产生锡须。

  • 某些沉锡配方药水与阻焊剂不兼容,对阻焊侵蚀比较严重,不适合于精细阻焊桥的应用。

供应商资源:多。


10、热熔锡铅

应用场合:一般用于背板。

成本:中。

与无铅的兼容性:不兼容。

储存期:12个月。

可焊性(润湿性):中,热熔最大的好处就是抗腐蚀,但可焊性不是很好。

不足之处:

  • 不适合于单板(Line Card)

  • 焊盘与焊盘的共面度比较差,不适合于共面度要求比较高的PCBA。

  • 用于镀层相对厚度变化比较大,要获得满意的成品金属化孔径尺寸,对钻孔孔径尺寸需要进行补偿。

供应商资源:受限。


11、化学镍钯/浸金

应用场合:用于没有“黑盘”风险、非常耐用稳定的惰性表面。可能取代OSP或ENIG在单板方面应用的表面镀层。

成本:中到高(比ENIG低)

与无铅的兼容性:兼容。

储存期:12个月。

可焊性(润湿性):高。

不足之处:

  • 在PCB行业应用极少,经验不多。

供应商资源:非常少。

 

12、选择性化学镍/金与OSP

应用场合:可用于需要机械接触区并安装有精细间距器件的PCBA。在这种应用中,OSP作为高可靠的可焊层使用,ENIG作为机械接触区使用,像手机键盘板,多采用此表面处理。

成本:中到高。

与无铅的兼容性:兼容。

储存期:6个月。

可焊性(润湿性):低。

不足之处:

  • 成本比较高。

  • ENIG不适合用作导槽安装的接地边镀层,因为ENIG层很薄,不耐摩擦。

  • 在OSP药水中有贾凡尼效应风险。

供应商资源:多。


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