印刷電路板：如何選擇表面處理？

為了防止銅的氧化并確保組件的良好可焊性，印刷電路的表面必須經(jīng)過(guò)精加工步驟。這里是概述和一些提示，可幫助您為應(yīng)用程序選擇最佳的整理方法。

焊料的質(zhì)量取決于所用印刷電路和安裝在表面上的電子組件的初始質(zhì)量（關(guān)于焊接）。這種質(zhì)量稱(chēng)為可焊性。通過(guò)金屬化或任何其他工藝對(duì)印刷電路進(jìn)行精加工的目的是保持母材的可焊性，并提供與焊點(diǎn)的最佳界面。

如果您的應(yīng)用程序具有RoHS豁免條款，允許您繼續(xù)使用鉛，則可以保留在PCB制造過(guò)程中用作蝕刻掩模的錫鉛。回流后，SnPb具有良好的光潔度。

但是主要的表面光潔度仍然是熱空氣焊料整平（HASL）方法，該方法包括通過(guò)浸入熔融合金浴中然后在熱空氣中整平來(lái)選擇性沉積錫鉛。長(zhǎng)期以來(lái)，這種可焊接的表面處理被認(rèn)為是最堅(jiān)固的，可實(shí)現(xiàn)連貫的裝配。然而，面對(duì)不斷增加的電路復(fù)雜性和組件密度，它卻顯示出其局限性。

替代涂層使用電解或浸沒(méi)

隨著2006年RoHS指令的實(shí)施，印刷電路中鉛的消失導(dǎo)致表面處理方面出現(xiàn)了許多替代方案。這些一方面可以避免在整個(gè)過(guò)程中使用鉛，另一方面可以實(shí)現(xiàn)薄涂層和更細(xì)的間距。

1、有機(jī)可焊性防腐劑（OSP）或有機(jī)鈍化

我們將考慮的第一種方法是有機(jī)鈍化，也稱(chēng)為OSP（有機(jī)可焊性防腐劑）。OSP是浸漬或噴涂選擇性結(jié)合至銅并提供保護(hù)性有機(jī)金屬層的水基有機(jī)化合物的過(guò)程。

好處

該過(guò)程簡(jiǎn)單且廉價(jià)；它不使用有毒材料，并且比其他過(guò)程消耗更少的能源；它產(chǎn)生非常平坦的表面，并確保在回流期間具有足夠的潤(rùn)濕性。

缺點(diǎn)

儲(chǔ)存期短，剔除次數(shù)有限，組件的可靠性也不例外。

我們將研究的其他飾面是通過(guò)使用銀，錫或金對(duì)銅表面進(jìn)行金屬化來(lái)完成的。該金屬化可通過(guò)化學(xué)沉積或通過(guò)電解沉積來(lái)進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)指出的是，即使少量存在這些金屬也會(huì)改變最終組裝合金的性質(zhì)。

2、熱風(fēng)整平或通過(guò)熱風(fēng)整平鍍錫

熱風(fēng)整平是HASL的一種變體，它不使用鉛：將事先用液體產(chǎn)品潤(rùn)濕的印刷電路板浸入液體錫銅浴中，然后干燥。用壓縮空氣去除多余的合金。

好處

可焊性和潤(rùn)濕性良好，生產(chǎn)成本低。

缺點(diǎn)

平坦度不允許組裝細(xì)間距的元件，并且錫擴(kuò)散到銅中。

3、ENIG（化學(xué)鎳/沉金）

ENIG（化學(xué)鍍鎳/沉金）工藝包括化學(xué)鍍鎳，然后浸入沉積非常薄的金層。鎳可以保護(hù)銅，并且是零件要焊接到的表面。

它還可以防止銅擴(kuò)散到金中，金的作用是在存儲(chǔ)期間保護(hù)電路。該過(guò)程有兩種變體：

-在某些情況下，可以在沉積節(jié)省焊料的清漆之后進(jìn)行鎳金的選擇性沉積；

-在其他情況下，該沉積發(fā)生在所有外部銅上的備用清漆之前。

基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是IPC-4552PCB的化學(xué)鍍鎳/沉金（ENIG）鍍層規(guī)范。

ENIG非常適合多層或具有細(xì)間距組件的電路。它用于帶有SMD插件的PCB。

好處

沉積物均勻且平坦，潤(rùn)濕性好，多次反射的可能性，保存期長(zhǎng)。

缺點(diǎn)

高生產(chǎn)成本和浸入金（稱(chēng)為黑墊）之前與鎳氧化有關(guān)的缺陷風(fēng)險(xiǎn)，在焊接BGA時(shí)會(huì)引起問(wèn)題。

4、ENEPIG（化學(xué)鎳/化學(xué)鈀/浸金）

ENEPIG是源自ENIG的過(guò)程；鈀的中間層可以避免鎳在浸入金之前被氧化（這會(huì)產(chǎn)生稱(chēng)為黑墊的缺陷）。

基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是用于PCB的化學(xué)鎳/化學(xué)鈀/沉金（ENEPIG）電鍍的IPC-4556規(guī)范。

好處

該涂層可以完美地承受多次反射，可以保證良好的可焊性，并可以進(jìn)行可靠的組裝。它適用于鋁布線，最重要的是，它可以控制金線的熱超聲焊接。

缺點(diǎn)

總體成本高，當(dāng)鈀層厚時(shí)，可焊性降低，并且潤(rùn)濕性不佳。

5、鍍錫或化學(xué)錫

化學(xué)錫（鍍錫）是通過(guò)化學(xué)位移反應(yīng)直接施加到銅板上的沉積金屬涂層。近年來(lái)，對(duì)該舊方法進(jìn)行了修改，并且提高了表面處理的性能?；鶞?zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是IPC-4554PCB浸錫鍍層規(guī)范。

化學(xué)錫正在卷土重來(lái)，并有望在短期內(nèi)成為ENIG的首選替代表面處理劑。該表面處理與壓配連接和小間距組件組裝兼容。

好處

沉積物均勻且具有良好的潤(rùn)濕性，可能會(huì)發(fā)生多次反射；表面處理是壓配連接器和底板的理想選擇。

缺點(diǎn)

厚度難以控制；錫很容易氧化，會(huì)產(chǎn)生“晶須”，細(xì)絲會(huì)引起短路。儲(chǔ)存期限為6個(gè)月。

6、鍍銀或化學(xué)銀沉積

將電路浸入含有銀鹽的酸性溶液中可得到化學(xué)銀的沉積物（鍍銀）。基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是IPC-4553PCB浸銀鍍層規(guī)范。

好處

均勻沉積，良好的潤(rùn)濕性，是粘接銀線的理想解決方案。

缺點(diǎn)

儲(chǔ)存時(shí)間短，在硫或氧的存在下會(huì)氧化。

7、硬電解金或硬金工藝

最后，硬金（硬電解金）是一種電解工藝，其中在鎳層上鍍一層金。與ENIG工藝不同，可以通過(guò)改變電鍍周期的持續(xù)時(shí)間來(lái)調(diào)整金層的厚度。

好處

硬金非常耐用，通常用于高磨損區(qū)域，例如邊緣連接器的手指和鍵盤(pán)。更一般地，當(dāng)卡片的暴露表面受到摩擦?xí)r，使用這種表面處理。動(dòng)觸點(diǎn)，摩擦，插拔等

缺點(diǎn)

硬金由于成本高和可焊性較低，通常不應(yīng)用于可焊接區(qū)域。

如何做出選擇？

無(wú)論PCB電路板的類(lèi)型和預(yù)期的規(guī)格如何，我們建議您考慮以下條件：

l成本

l成品的使用環(huán)境

l步驟的技巧

l有無(wú)鉛

l高頻的可能性（用于射頻應(yīng)用）

l儲(chǔ)存時(shí)間

l耐摔落和沖擊

l耐溫度

l生產(chǎn)的數(shù)量和速度。