电路板制作中那些表面处理方式
PCB表面处理是什么?
PCB表面处理位于元件的金属面和PCB上的焊盘之间,用于保护铜箔免受氧化并为PCB贴片提供可焊接的表面。每种PCB表面处理都有其优点和缺点,可以根据要求进行定制。
虽然目前PCB表面处理的常规选择无外乎无铅喷锡(HASL)和沉金(ENIG),但品升高的工艺涵盖了所有常见类型的PCB表面处理,如OSP 、Hard Gold 、 ENEPIG 、ISn 、IAg等。
我们为您分析每种表面处理的优缺点,供您在制造PCB前参考。
PCB表面处理的工艺要点
平面度
RoHS(含铅或无铅)
成本
保质期
可返工性
PCB表面处理的测量单位
- 微英寸 (1μ”) = 0.000001” (英寸)
- 微米 (1μm) = 39.37μ” ( μinch )
- 1mil = 25.4μm = 0.001”(英寸)
PCB表面处理的类型
Hasl无铅喷锡
“将 PCB 浸入熔融焊料中,以覆盖所有暴露的铜表面,用‘热风刀’去除多余的焊料”。
无铅喷锡常用的合金有Sn/Ag/Cu(SAC)、Sn/Cu/Co、Sn/Cu/Ni/Ge等,其厚度范围为300-1000μ'' 。 无铅喷锡PCB甚至可以承受 260 摄氏度的高温。 Hasl无铅喷锡是电路板的主要PCB表面处理,因为它符合RoHS和WEEE规定 ,而且价格便宜。
优点:
- 低成本
- 适用范围广
- 易于加工
- 可返工
- 出色的保质期( 12 个月以上)
- 可用目视检查和测试
缺点:
- 表面不平整(焊珠)
- 不适合 PTH(高热应力)
- 不适合厚铜板
- HASL对环境不友好
ENIG (沉金)
两层金属涂层- ENIG 使用厚的、电良好的镍金覆盖铜,通常 2-8 μ'' Au 覆盖 120-240 μ'' 镍,其中镍沉积在钯催化的铜表面上,金粘附通过分子交换到镀镍区域,在焊接过程之前保护镍(实际焊料表面) ,同时Au提供低接触电阻和良好的润湿性。
满足细间距贴片和无铅的平面要求,尽管它比其他产品贵一点,但毫无疑问,ENIG已经成为许多类别最常用的PCB表面处理,例如手机或电源。
优点:
- 出色的平整度(适合细间距贴片,如BGA、QFP... )
- 无铅
- 对 PTH 有好处
- 保质期长(约12个月)
- 良好的接触电阻
- 非常适合厚铜 PCB
缺点:
- 较贵
- 黑垫风险
- 高频信号丢失
- 电磁干扰
- 不可返工
电解镍/金(硬金)
同样的两层金属涂层,与 ENIG 不同的是,这种 PCB 表面处理是电镀而不是化学浸没,在镀金之前先镀镍层。由于PCB必须充当电极,因此必须在阻焊工艺之前进行电镀。
由于可焊性不稳定,目前只用于IC载板(PBGA/FCBGA/FCCSP...) ,或者明确要求的金手指。
优点:
- 平整的表面
- 无铅
- 出色的保质期( 12 个月以上)
- 特别适用于接触式开关或“金手指”
- 适用于 IC 载体 PCB
缺点:
- 金面易氧化
金晶须可能导致短路
趋肤效应
ENEPIG(化学镀镍/钯浸金)
ENIG的“黑垫”解决方案。通过引入一层钯(4 到 20 μ''),防止 Ni 层(120 - 240 μ'')被 Au(2 到 8 μ'')过度腐蚀,ENEPIG 在 1990 年代出现,也带来了更好地选择引线键合。
ENEPIG虽然不是目前常用的PCB表面处理,但发展迅速。
优点:
- 平整的表面
- 无铅
- 出色的保质期( 12 个月以上)
- 适用于 IC 载体 PCB
- 非常适合金/铝线缝合
- 形成可靠的 Ni/Sn 焊点
缺点:
- 昂贵
- 电镀加工复杂
- 技术不成熟
OSP (有机可焊性防腐剂)
在干净的裸铜表面上,化学涂上一层有机薄膜。该膜是一种水性有机化合物,可选择性地与铜结合,提供有机金属层,保护铜表面在正常环境下不生锈。在随后的焊接中,它会很快被移除。
优点:
- 无铅
- 平整表面,适用于细间距贴片( BGA、QFP... )
- 非常薄的涂层
- 可与其他PCB表面处理一起使用(例如OSP+ENIG )
- 低成本
- 可返工性
缺点:
- 对 PTH 不友好
- 较敏感
- 保质期短(<6 个月)
- 不适合压接技术
- 不适合多次回流
- 铜会在贴片时暴露出来,需要相对激进的助焊剂
难以检查,可能会导致 ICT 测试出现问题
沉锡( ISn )
锡将直接涂在铜上以起到保护作用。它不会给焊接表面带来任何新元素,尤其适用于通信背板。但铜和锡之间有很强的亲和力,一种金属向另一种金属的扩散不可避免地会发生,直接影响保质期。 ISn需要良好的储存,但由于存在致癌物而受到限制。
优点:
- 无铅
- 平坦的表面
- 具有优异孔壁润滑性的均匀涂层
- 低成本
- 适用于压接技术
- 可返工
缺点:
- 对 PTH 不好
- 致癌物的存在
- 搬运损坏风险
- 锡须(最好在 6 个月内使用)
- 不适合多次回流
- 检查困难
沉银( IAg )
一种很好的 ENIG 替代品,具有适中的保质期(约 12 个月)和其他 PCB 表面处理无法比拟的良好电气性能,但它容易受到二氧化硫的影响,这会使表面失去光泽并形成 AgS2 层。该层不利地影响可焊性。为避免这种污染,我们将 PCB 包装在镀银纸和密封包装中。
优点:
- 无铅
- 优异的可焊性
- 用于细间距的平面
- 样品处理
- 可焊铝线
- 成本效益(比 ENIG)
- 低高频信号损失(趋肤效应)
- 保质期长( 6-12个月)
缺点:
- 失去光泽
- 银须
- 对搬运、电气测试、包装敏感
- 检查困难
- 不适合纵横比 > 1:1 的微通孔
- 不适合兼容性引脚( Ni-Au 引脚)
还不确定哪种类型的 PCB 表面处理适合您的 PCB 项目?现在联系我们以获得免费的DFM/A建议了。