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


  1. 平面度
  2. RoHS(含铅或无铅)
  3. 成本
  4. 保质期
  5. 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。


获取即时在线工程支持!


微信咨询
TOP