PCB制造中的表面处理是什么？
在电路板制造，实施 PCB 表面处理的过程对于提高可靠性和保质期至关重要印刷电路板. 我们将涵盖各种类型的表面处理印刷电路提供板以增强良好的金属间结合和组件的保质期。
当前的 PCB 组件主要包括贴片机焊盘平整度是一个重要考虑因素的组件。此类 PCBA 使用化学镀镍和浸金表面处理。根据客户应用，还有其他表面处理，如软金、纯银和 OSP 处理。Sierra Circuits可以根据客户的需求进行各种类型的表面处理，例如热风焊料整平（HASL）、无铅热风焊料整平（HASL无铅）、化学镀镍浸金（ENIG）和化学镀镍钯浸金 (ENEPIG). 这些不同类型的表面光洁度提高了板材的保质期，每种表面光洁度具有不同的保质期。
最常用的表面处理是使用锡/铅合金的热风焊料整平 (HASL)。由于 RoHS 指南政策，符合 RoHS 的电路板不应含有铅。因此，在相同的 HASL 工艺中，我们仅使用锡及其相关合金来满足无铅要求。
在本文中，我们将讨论：
目录
1PCB中的表面光洁度是什么？
2PCB表面处理的种类有哪些？
2.1金属表面处理
2.1.1什么是 HASL PCB 表面处理？（热风焊料整平）
2.1.2无铅喷锡
2.1.3什么是沉金电镀？
2.1.4什么是ENEPIG电镀？
2.1.5ENEPIG 饰面的优点是什么？
2.1.6什么是硬金？
2.1.7什么是PCB金手指？
2.1.8浸银 (ImAg)
2.1.9浸锡 (ImSn)
2.2有机表面处理
2.2.1OSP（有机可焊性防腐剂）
2.2.2碳墨表面处理
3如何选择PCB表面光洁度？
3.1表面光洁度对比图
PCB中的表面光洁度是什么？
PCB 表面处理是印刷电路板可焊接区域的裸铜与元件之间的金属间接头。电路板有一个基铜表面，如果没有保护涂层，很容易氧化，因此需要表面光洁度。它还负责准备 PCB 表面，以便在组装期间将元件焊接到电路板上，并延长电路板的保质期。
PCB表面光洁度的意义
它会影响各种功能，例如：
- 金属间接头的质量
- 工艺产量
- 生产批次的返工以及废品率
- 测试能力
- 制造过程的成本以及
- 电路板在用于其预期应用时发生故障的速率
PCB表面处理的种类有哪些？
它们可以大致分为金属的和有机的。
金属表面处理
这些表面处理使用金属层作为 PCB 铜层的保护涂层。
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什么是 HASL PCB 表面处理？（热风焊料整平）
HASL 是一种应用于电路板的传统表面处理。电路板通常浸入熔化的焊料浴中，用焊料覆盖所有暴露的铜表面。通过在热风刀之间通过电路板来分离多余的焊料。在这种情况下，焊料是锡铅混合物。
自推出以来RoHS（有害物质限制）要求，无铅 HASL 已被广泛使用。
好处
- 提供卓越的润湿性元件焊接
- 防止铜腐蚀
- 允许更大的处理窗口
- 广泛用于无RoHS限制的电路板
缺点
- 大小焊盘之间的厚度不同
- 不适用于 < 20mil 间距的 BGA 和 SMD
- 细间距桥接
- 不适合高密度接口 (HDI) 产品
无铅喷锡
这是 HASL 的一种变体，其中使用无铅合金，例如 Sn/Ag/Cu (SAC)，Sn/Cu/Co, Sn/Cu/Ni/Ge
好处
- 将 PCB 暴露在 260°C 的温度下可以发现潜在的分层问题
- 货源充足
- 环保的
- 与其他饰面相比更耐用
- 比较容易返工
- 它更实惠
缺点
- 可能产生热冲击
- 可能会导致表面不平整
- 不适合精细间距
- 它可能会桥接焊料
什么是沉金电镀？
ENIG 或化学镀镍浸金包括镀有一层薄薄的浸金涂层的化学镀镍，可防止铜氧化。
沉金PCB表面处理
ENIG的优势
- 这非常适合倒装芯片和BGA与其他表面处理相比
- 非常适合平面，因为镍和金的层很薄且均匀
- 无铅使其符合 RoHS
- 首选 PTH
- 保质期长
工厂的表面处理站
ENIG的缺点
- 往往导致“黑垫”。这是镍层和金层之间磷堆积的地方。这可能会导致断裂和错误的电路板连接
- 不适合返工
化学镀镍是一种自动催化过程，其中镍沉积在钯催化的铜表面上。为了获得一致的涂层，必须重新填充含有镍离子的还原剂，以提供适当的浓度和温度。在实施浸金步骤时，金将粘附在镀镍区域，在焊接过程之前保护镍。
什么是ENEPIG电镀？
ENEPIG 或化学镀镍钯浸金是 ENIG 的一种变体。在这里，钯涂层作为保护层来阻止镍的氧化并阻止扩散到铜层。尽管与其他表面处理相比，ENIG 和 ENEPIG 的成本更高，但它为 PCB 提供了出色的可焊性。
ENEPIG PCB表面处理
ENEPIG 饰面的优点是什么？
- 它适用于广泛的电路板，赢得了“通用表面处理”的称号，可用于各种表面封装和高度先进的电路板。
- 易于加工
- 无铅，因此 RoHS 投诉
- 非常适合多个回流周期
- 与 Sn-Ag-Cu 焊料高度兼容
- 保质期长
ENEPIG的缺点
- 经常导致黑垫的发生
- 降低焊点的可靠性
- 钯层的厚度不支持可焊性性能
- 与其他表面处理相比，润湿所需的时间更长
- 效率受电镀条件影响
- 与其他表面处理相比成本更高
什么是硬金？
硬金包括镀在镍涂层上的一层金。硬金是一种由镍、钴或铁组成的金合金，最适用于磨损概率较高的组件，例如边缘连接器、互连载板、触点和键盘。这种饰面的厚度将根据使用它的应用而变化。硬金一般不应用于可焊区域，因为其成本高，可焊性相对较差。
好处：
- 它是一种坚硬耐用的表面光洁度，适用于高度磨损
- 无铅表面处理，符合 RoHS 标准
- 保质期长
缺点：
- 更贵
- 它涉及更多的加工并且是劳动密集型的
- 除手指区域外，饰面并未完全覆盖走线的侧壁
- 蚀刻底切缺陷会导致剥落或剥落
什么是PCB金手指？
沿PCB连接边缘可见的镀金柱也称为PCB金手指。金手指的作用是将一块二次PCB连接到电脑主板上。金手指使不同的电路板可以相互通信。PCB金手指使从电源到设备或设备的信号传输成为可能。PCB金手指用于智能手机和智能手表等各种设备。由于其卓越的导电性，金涂层用于连接边缘。
PCB金手指
硬金饰面工艺用于制作PCB金手指。
电镀过程中涉及的标准有助于确保每个电路板上的金手指与给定主板上的相应插槽之间完美配合。进行了一系列测试以检查镀金层的厚度和平滑度。
浸银 (ImAg)
浸银包括镀在 PCB 上的无铅银层，以保护铜迹线免受腐蚀。银表面处理可以通过化学浸渍反应应用于铜迹线，取代铜层。
沉银的优点
- 适用于细间距
- 保质期长约 12 个月
- 与其他表面处理相比稳定
- 非常适合平面度要求
- 物美价廉，性价比高
沉银的缺点
- 它可能会导致银须，即在电路板表面形成头发状的金属突起
- 不适合柔性销相互作用，因为它容易断裂
- 不适合纵横比为 1:1 的微通孔
浸锡 (ImSn)
浸锡包括在 PCB 的铜层上沉积一层薄薄的锡。这是一种无铅，因此符合 RoHS表面光洁度是小型几何形状和部件的绝佳选择。它适用于平面要求和细间距元件。
好处
- 这允许出色的平面度或平坦度，适用于细间距或 BGA 组件
- 适用于压入式
- 以中等成本提供用于浸锡的无铅表面处理
- 浸锡的无铅表面成本中等
- 多次使用后仍保持良好的可焊性热循环
缺点
- 易于处理。
- 保质期短，6 个月后会出现锡须缺陷
- 不适合与可剥离面膜一起使用
- 不适用于接触开关。
- 电气测试所需的特殊设备设置（例如软探针着陆）
有机表面处理
这种类型的表面处理使用有机化合物（包括碳的化合物）在 PCB 的铜层上形成保护涂层。
OSP（有机可焊性防腐剂）
OSP 是一种有机表面处理，是水性的，用于铜焊盘。它有选择地与铜结合并在焊接前保护铜焊盘。
好处
- 它是无铅的
- 适用于平面
- 涉及一个简单的过程
- 易于返工
缺点
- 不适合 PTH
- 处理这个完成是一个挑战
- 保质期短
碳墨表面处理
此处PCB上的铜焊盘涂有碳墨保护层。这种表面处理方法可用于射频屏蔽、键盘、键盘、遥控器、汽车和焊接设备。碳墨PCB生产的关键是控制印刷、烘烤和电阻控制。碳墨几乎可以印刷到任何电路板上。还读到，案例研究：用于汽车传感器的 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。
好处
- 作为硬金饰面的经济高效的替代品
- 与其他类型的饰面相比更坚固
缺点
- 需要额外的护理和不同的清洁步骤
如何选择PCB表面光洁度？
电路板的最终表面光洁度是决定所述 PCB 长期可靠性的关键因素。您需要考虑电路板的使用环境，例如极端温度的恶劣环境。还需要使用它们的应用程序和运行时间。
表面光洁度对比图
下表旨在帮助您了解与回流、铝线键合和金线键合组装应用相关的表面处理类型。它还详细说明了每种饰面与其他类型相比的相对成本。
PCB表面光洁度对比图
PCB表面光洁度对比图（续）
选择表面光洁度时需要考虑的一些重要因素：
- 电路板的使用环境
- 电路板的美学——如果电路板需要银色饰面
- 产品中的冲击和跌落问题。例如，当智能手机跌落时，PCB 中存在组件断裂的风险。在这种情况下，您不会使用具有锡镍键的 ENIG，而是需要使用锡铜键。但是，您可以在医疗设备上使用 ENIG。
- 腐蚀也是一个因素。例如，银色饰面容易发生蠕变腐蚀
- 对电路板的可靠性要求也是一个重要参数。如果产品失败，失败的成本是多少？
- 存在细间距设备/组件
- 用于 BGA 应用的 SMT 焊盘的平整度
PCB 制造是一个复杂的过程，以确保制造的电路板满足客户的质量要求。根据应用确保制造的电路板具有正确的表面光洁度将确保良好的 PCB 保质期和可靠性。
