PCB制造中的表面處理是什么？
在電路板制造，實施 PCB 表面處理的過程對于提高可靠性和保質期至關重要印刷電路板. 我們將涵蓋各種類型的表面處理印刷電路提供板以增強良好的金屬間結合和組件的保質期。
當前的 PCB 組件主要包括貼片機焊盤平整度是一個重要考慮因素的組件。此類 PCBA 使用化學鍍鎳和浸金表面處理。根據客戶應用，還有其他表面處理，如軟金、純銀和 OSP 處理。Sierra Circuits可以根據客戶的需求進行各種類型的表面處理，例如熱風焊料整平（HASL）、無鉛熱風焊料整平（HASL無鉛）、化學鍍鎳浸金（ENIG）和化學鍍鎳鈀浸金 (ENEPIG). 這些不同類型的表面光潔度提高了板材的保質期，每種表面光潔度具有不同的保質期。
最常用的表面處理是使用錫/鉛合金的熱風焊料整平 (HASL)。由于 RoHS 指南政策，符合 RoHS 的電路板不應含有鉛。因此，在相同的 HASL 工藝中，我們僅使用錫及其相關合金來滿足無鉛要求。
在本文中，我們將討論：
目錄
1PCB中的表面光潔度是什么？
2PCB表面處理的種類有哪些？
2.1金屬表面處理
2.1.1什么是 HASL PCB 表面處理？（熱風焊料整平）
2.1.2無鉛噴錫
2.1.3什么是沉金電鍍？
2.1.4什么是ENEPIG電鍍？
2.1.5ENEPIG 飾面的優點是什么？
2.1.6什么是硬金？
2.1.7什么是PCB金手指？
2.1.8浸銀 (ImAg)
2.1.9浸錫 (ImSn)
2.2有機表面處理
2.2.1OSP（有機可焊性防腐劑）
2.2.2碳墨表面處理
3如何選擇PCB表面光潔度？
3.1表面光潔度對比圖
PCB中的表面光潔度是什么？
PCB 表面處理是印刷電路板可焊接區域的裸銅與元件之間的金屬間接頭。電路板有一個基銅表面，如果沒有保護涂層，很容易氧化，因此需要表面光潔度。它還負責準備 PCB 表面，以便在組裝期間將元件焊接到電路板上，并延長電路板的保質期。
PCB表面光潔度的意義
它會影響各種功能，例如：
- 金屬間接頭的質量
- 工藝產量
- 生產批次的返工以及廢品率
- 測試能力
- 制造過程的成本以及
- 電路板在用于其預期應用時發生故障的速率
PCB表面處理的種類有哪些？
它們可以大致分為金屬的和有機的。
金屬表面處理
這些表面處理使用金屬層作為 PCB 銅層的保護涂層。
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什么是 HASL PCB 表面處理？（熱風焊料整平）
HASL 是一種應用于電路板的傳統表面處理。電路板通常浸入熔化的焊料浴中，用焊料覆蓋所有暴露的銅表面。通過在熱風刀之間通過電路板來分離多余的焊料。在這種情況下，焊料是錫鉛混合物。
自推出以來RoHS（有害物質限制）要求，無鉛 HASL 已被廣泛使用。
好處
- 提供卓越的潤濕性元件焊接
- 防止銅腐蝕
- 允許更大的處理窗口
- 廣泛用于無RoHS限制的電路板
缺點
- 大小焊盤之間的厚度不同
- 不適用于 < 20mil 間距的 BGA 和 SMD
- 細間距橋接
- 不適合高密度接口 (HDI) 產品
無鉛噴錫
這是 HASL 的一種變體，其中使用無鉛合金，例如 Sn/Ag/Cu (SAC)，Sn/Cu/Co, Sn/Cu/Ni/Ge
好處
- 將 PCB 暴露在 260°C 的溫度下可以發現潛在的分層問題
- 貨源充足
- 環保的
- 與其他飾面相比更耐用
- 比較容易返工
- 它更實惠
缺點
- 可能產生熱沖擊
- 可能會導致表面不平整
- 不適合精細間距
- 它可能會橋接焊料
什么是沉金電鍍？
ENIG 或化學鍍鎳浸金包括鍍有一層薄薄的浸金涂層的化學鍍鎳，可防止銅氧化。
沉金PCB表面處理
ENIG的優勢
- 這非常適合倒裝芯片和BGA與其他表面處理相比
- 非常適合平面，因為鎳和金的層很薄且均勻
- 無鉛使其符合 RoHS
- 首選 PTH
- 保質期長
工廠的表面處理站
ENIG的缺點
- 往往導致“黑墊”。這是鎳層和金層之間磷堆積的地方。這可能會導致斷裂和錯誤的電路板連接
- 不適合返工
化學鍍鎳是一種自動催化過程，其中鎳沉積在鈀催化的銅表面上。為了獲得一致的涂層，必須重新填充含有鎳離子的還原劑，以提供適當的濃度和溫度。在實施浸金步驟時，金將粘附在鍍鎳區域，在焊接過程之前保護鎳。
什么是ENEPIG電鍍？
ENEPIG 或化學鍍鎳鈀浸金是 ENIG 的一種變體。在這里，鈀涂層作為保護層來阻止鎳的氧化并阻止擴散到銅層。盡管與其他表面處理相比，ENIG 和 ENEPIG 的成本更高，但它為 PCB 提供了出色的可焊性。
ENEPIG PCB表面處理
ENEPIG 飾面的優點是什么？
- 它適用于廣泛的電路板，贏得了“通用表面處理”的稱號，可用于各種表面封裝和高度先進的電路板。
- 易于加工
- 無鉛，因此 RoHS 投訴
- 非常適合多個回流周期
- 與 Sn-Ag-Cu 焊料高度兼容
- 保質期長
ENEPIG的缺點
- 經常導致黑墊的發生
- 降低焊點的可靠性
- 鈀層的厚度不支持可焊性性能
- 與其他表面處理相比，潤濕所需的時間更長
- 效率受電鍍條件影響
- 與其他表面處理相比成本更高
什么是硬金？
硬金包括鍍在鎳涂層上的一層金。硬金是一種由鎳、鈷或鐵組成的金合金，最適用于磨損概率較高的組件，例如邊緣連接器、互連載板、觸點和鍵盤。這種飾面的厚度將根據使用它的應用而變化。硬金一般不應用于可焊區域，因為其成本高，可焊性相對較差。
好處：
- 它是一種堅硬耐用的表面光潔度，適用于高度磨損
- 無鉛表面處理，符合 RoHS 標準
- 保質期長
缺點：
- 更貴
- 它涉及更多的加工并且是勞動密集型的
- 除手指區域外，飾面并未完全覆蓋走線的側壁
- 蝕刻底切缺陷會導致剝落或剝落
什么是PCB金手指？
沿PCB連接邊緣可見的鍍金柱也稱為PCB金手指。金手指的作用是將一塊二次PCB連接到電腦主板上。金手指使不同的電路板可以相互通信。PCB金手指使從電源到設備或設備的信號傳輸成為可能。PCB金手指用于智能手機和智能手表等各種設備。由于其卓越的導電性，金涂層用于連接邊緣。
PCB金手指
硬金飾面工藝用于制作PCB金手指。
電鍍過程中涉及的標準有助于確保每個電路板上的金手指與給定主板上的相應插槽之間完美配合。進行了一系列測試以檢查鍍金層的厚度和平滑度。
浸銀 (ImAg)
浸銀包括鍍在 PCB 上的無鉛銀層，以保護銅跡線免受腐蝕。銀表面處理可以通過化學浸漬反應應用于銅跡線，取代銅層。
沉銀的優點
- 適用于細間距
- 保質期長約 12 個月
- 與其他表面處理相比穩定
- 非常適合平面度要求
- 物美價廉，性價比高
沉銀的缺點
- 它可能會導致銀須，即在電路板表面形成頭發狀的金屬突起
- 不適合柔性銷相互作用，因為它容易斷裂
- 不適合縱橫比為 1:1 的微通孔
浸錫 (ImSn)
浸錫包括在 PCB 的銅層上沉積一層薄薄的錫。這是一種無鉛，因此符合 RoHS表面光潔度是小型幾何形狀和部件的絕佳選擇。它適用于平面要求和細間距元件。
好處
- 這允許出色的平面度或平坦度，適用于細間距或 BGA 組件
- 適用于壓入式
- 以中等成本提供用于浸錫的無鉛表面處理
- 浸錫的無鉛表面成本中等
- 多次使用后仍保持良好的可焊性熱循環
缺點
- 易于處理。
- 保質期短，6 個月后會出現錫須缺陷
- 不適合與可剝離面膜一起使用
- 不適用于接觸開關。
- 電氣測試所需的特殊設備設置（例如軟探針著陸）
有機表面處理
這種類型的表面處理使用有機化合物（包括碳的化合物）在 PCB 的銅層上形成保護涂層。
OSP（有機可焊性防腐劑）
OSP 是一種有機表面處理，是水性的，用于銅焊盤。它有選擇地與銅結合并在焊接前保護銅焊盤。
好處
- 它是無鉛的
- 適用于平面
- 涉及一個簡單的過程
- 易于返工
缺點
- 不適合 PTH
- 處理這個完成是一個挑戰
- 保質期短
碳墨表面處理
此處PCB上的銅焊盤涂有碳墨保護層。這種表面處理方法可用于射頻屏蔽、鍵盤、鍵盤、遙控器、汽車和焊接設備。碳墨PCB生產的關鍵是控制印刷、烘烤和電阻控制。碳墨幾乎可以印刷到任何電路板上。還讀到，案例研究：用于汽車傳感器的 PCB。
要了解屏蔽柔性板的最有效方法，查看柔性 PCB 的最佳 EMI 和 RF 屏蔽方法。
好處
- 作為硬金飾面的經濟高效的替代品
- 與其他類型的飾面相比更堅固
缺點
- 需要額外的護理和不同的清潔步驟
如何選擇PCB表面光潔度？
電路板的最終表面光潔度是決定所述 PCB 長期可靠性的關鍵因素。您需要考慮電路板的使用環境，例如極端溫度的惡劣環境。還需要使用它們的應用程序和運行時間。
表面光潔度對比圖
下表旨在幫助您了解與回流、鋁線鍵合和金線鍵合組裝應用相關的表面處理類型。它還詳細說明了每種飾面與其他類型相比的相對成本。
PCB表面光潔度對比圖
PCB表面光潔度對比圖（續）
選擇表面光潔度時需要考慮的一些重要因素：
- 電路板的使用環境
- 電路板的美學——如果電路板需要銀色飾面
- 產品中的沖擊和跌落問題。例如，當智能手機跌落時，PCB 中存在組件斷裂的風險。在這種情況下，您不會使用具有錫鎳鍵的 ENIG，而是需要使用錫銅鍵。但是，您可以在醫療設備上使用 ENIG。
- 腐蝕也是一個因素。例如，銀色飾面容易發生蠕變腐蝕
- 對電路板的可靠性要求也是一個重要參數。如果產品失敗，失敗的成本是多少？
- 存在細間距設備/組件
- 用于 BGA 應用的 SMT 焊盤的平整度
PCB 制造是一個復雜的過程，以確保制造的電路板滿足客戶的質量要求。根據應用確保制造的電路板具有正確的表面光潔度將確保良好的 PCB 保質期和可靠性。
