隨著科技的不斷進步對內在的PCB線路板的質量控制也越來越嚴格,進而對PCB表面處理技術發展和升級也越來越緊迫。本文介紹了目前市場上常見的PCB的表面處理技術。
什么是表面處理
PCB表面處理技術是指在PCB元器件和電氣連接點上人工形成一層與基體的機械、物理和化學性能不同的表層的工藝方法。其目的是保證PCB良好的可焊性和電氣性能。由于銅在空氣中傾向于以氧化物的形式存在,嚴重影響PCB的可焊性和電氣性能,因此需要對PCB進行表面處理。
常見的表面處理方式
有機防氧化(OSP)
OSP是印刷電路板(PCB)銅箔表面處理的符合RoHS指令要求的一種工藝。OSP是Organic Solderability Preservatives的簡稱, 中譯為有機保焊膜,又稱護銅劑,英文亦稱之Preflux。簡單地說,OSP就是在潔凈的裸銅表面上,以化學的方法長出一層有機皮膜。
這層膜具有防氧化,耐熱沖擊,耐濕性,用以保護銅表面于常態環境中不再繼續生銹 (氧化或硫化等);但在后續的焊接高溫中,此種保護膜又必須很容易被助焊劑所迅速清除,如此方可使露出的干凈銅表面得以在極短的時間內與熔融焊錫立即結合 成為牢固的焊點。
熱風整平
熱風整平又名熱風焊料整平(俗稱噴錫),它是在PCB表面涂覆熔融錫(鉛)焊料并用加熱壓縮空氣整(吹)平的工藝,使其形成一層既抗銅氧化,又可提供良好的可焊性的涂覆層。熱風整平時焊料和銅在結合處形成銅錫金屬間化合物。PCB進行熱風整平時要沉在熔融的焊料中;風刀在焊料凝固之前吹平液態的焊料;風刀能夠將銅面上焊料的彎月狀最小化和阻止焊料橋接。
沉金
沉金是在銅面上包裹一層厚厚的、電性良好的鎳金合金,這可以長期保護PCB;另外它也具有其它表面處理工藝所不具備的對環境的忍耐性。此外沉金也可以阻止銅的溶解,這將有益于無鉛組裝。
其優點是不易氧化,可長時間存放,表面平整,適合用于焊接細間隙引腳以及焊點較小的元器件。有按鍵PCB板的選(如手機板)。可以重復多次過回流焊也不太會降低其可焊性。可以用來作為COB(Chip On Board)打線的基材。
其缺點是成本較高,焊接強度較差,因為使用無電鍍鎳制程,容易有黑盤的問題產生。鎳層會隨著時間氧化,不具備長期可靠性。
沉銀
介于OSP和化學鍍鎳/浸金之間,工藝較簡單、快速。暴露在熱、濕和污染的環境中,仍能提供很好的電性能和保持良好的可焊性,但會失去光澤。因為銀層下面沒有鎳,所以沉銀不具備化學鍍鎳/浸金所有的好的物理強度。
沉錫
PCB沉錫工藝是為有利于SMT與芯片封裝而特別設計的在銅面上以化學方式沉積錫金屬鍍層,是取代Pb-Sn合金鍍層制程的一種綠色環保新工藝,已廣泛使用于電子產品(如線路板、電子器件)與五金件、裝飾品等表面處理。
鎳金
(1)化學沉鎳金
在銅面上包裹一層厚厚的,電性能良好的鎳金合金并可以長期保護PCB。不像OSP那樣僅作為防銹阻隔層,其能夠在PCB長期使用過程中可以實現良好的電性能。另外它也具有其它表面處理工藝所不具備的對環境的忍耐性;
(2)電鍍鎳金
在PCB表面導體先電鍍上一層鎳之后再電鍍上一層金,鍍鎳主要是防止金和銅之間的擴散。現在的電鍍鎳金有兩類:鍍軟金和鍍硬金。軟金主要用于芯片封裝時打金線;硬金主要用在非焊接處的電性互連。
噴錫
(1)有鉛噴錫
所謂有鉛噴錫是指把錫按一定的比例,調制而成,鉛會提高錫線在焊接過程中的活性,有鉛錫線相對比無鉛錫線好用,不過鉛有毒,有鉛中的鉛對人體有害;有鉛共晶溫度比無鉛要低。具體多少要看無鉛合金的成份啊,像SNAGCU的共晶是217度,焊接溫度是共晶溫度加上30~50度。要看實際調整。有鉛共晶是183度。機械強度、光亮度等有鉛要比無鉛好。所以說有鉛錫是不環保的,與世界提倡的環保有一定的出入。因此,就誕生了無鉛噴錫。
(2)無鉛噴錫
無鉛錫是一種環保的工藝,它對人體危害非常小,也是現階段提倡的一種工藝,無鉛錫中對于鉛的含量不超過0.5,無鉛錫會熔點高,這樣就焊接點牢固很多。實質上有鉛噴錫和無鉛噴錫是一種工藝。只是鉛的純度不一樣而已。而無鉛錫對于人體對于環境更環保更安全,也是未來的一種發展趨勢,建議大家使用。
PCB混合表面處理技術
選擇兩種或者兩種以上的表面處理方式進行表面處理,常見的形式有:沉鎳金+防氧化、電鍍鎳金+沉鎳金、電鍍鎳金+熱風整平、沉鎳金+熱風整平、無鉛噴錫+金手指。
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