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PCB表面处理终极指南-如何选择合适的表明处理

  • 发表时间:2021-07-26 11:53:21
  • 来源:PCB
  • 人气:367

PCB 表面处理——印刷电路板 (PCB) 最重要的方面之一 是表面处理。PCB 上的涂饰决定了它的功效和寿命。但是有很多选择,您如何确定理想的选择?请仔细阅读,找出答案。

1.什么是PCB表面处理?

PCB 表面处理是裸露印刷电路板和组件之间的涂层PCB 有铜饰面,如果不加保护,很容易氧化和变质。为此,有必要为两个关键目的应用精加工: 

• 保护铜表面和电路

• 在组装过程中准备焊接相关组件的表面 

下面我们就来看看具体的表面处理以及它们之间的区别。
 

PCB表面处理.jpg

2. PCB 表面处理的 7 种类型及比较

PCB表面处理有七种类型,每种都有其优点和缺点:

• 热风焊料整平 (HASL)

HASL 是最常见的表面处理。它也是最实惠的。应用过程包括将PCB浸入熔融焊料溶液中,然后使用热风刀吹掉残留物。熔融焊料的溶液由铅和锡合金制成。 

优点

HASL表面精加工的最大优点是经济。其他优势包括:

  • 它允许更大的处理窗口

  • 适用于多种PCB

  • 提供出色的可焊性

缺点 

如前所述,这种表面处理包括将电路板浸入由铅和锡组成的熔融焊料溶液中。这使得它不适合要求符合 RoHS 标准的电路板。这个缺点与其他缺点有关,包括:

  • 大号垫和小号垫的厚度有区别

  • 不适用于HDI产品 

  • 它会导致细间距桥接 

  • 不适用于直径小于20mil的BGA和SMD

  • 无铅喷焊

无铅 HASL 是当今 PCB 上最流行的表面处理。它是通过将 PCB 浸入铅或锡的熔融合金中来施加的,以确保覆盖整个表面。然后使用气刀吹掉残留物以获得均匀的涂层。 

优点

无铅 HASL 的最大优势之一是它通过将 PCB 暴露在大约 2650C 的温度下暴露了潜在的分层问题。其他优势包括:

  • 广泛可用

  • 它是环保的

  • 确保耐用性 

  • 它是可重用的

  • 价格实惠 

缺点 

  • 可能会产生热冲击 

  • 可能会导致表面不平整

  • 不适合精细投球 

  • 它可能会桥接焊料 

  • 它减少了 PTH(插入的通孔)

  • 浸锡 (ISN)

浸锡是细间距产品、平面、背板和压配合产品的理想表面处理。通过与 PCB 的铜表面引发化学置换反应来施加 ISN。

优点

浸锡具有广泛的优势,远远超过其缺点。它们包括:

  • 创造一个平坦的表面,不像无铅 HASL

  • 它可以重新加工 

  • 它可以代替回流焊锡 

  • 高度可靠

  • 它是各种 PCB 的理想选择

缺点

锡和铜具有很强的亲和力。这意味着这些金属中的一种扩散到另一种中是不可避免的。与大多数其他 PCB 表面处理相比,结果是更短的保质期。它还可能限制 PCB 的性能。这是它最大的缺点。其他缺点包括:

  • 不适合 PTH 

  • 可以返工,但由于其保质期短而限制程度

  • 它导致锡晶须

  • 会损坏阻焊层 

  • 难以处理,并可能导致广泛的损害

  • 它可能对操作人员不健康,因为它含有一种叫做梭罗的致癌物质

浸锡成本

• 沉银 (IAG)

自 WEEE 和 RoHS 指令通过以来,浸银就广受欢迎。出于多种原因,它被认为是 ENIG 的良好替代品,其中最主要的原因是它是细间距的理想选择。浸银主要用于铝线键合、薄膜开关和EMI屏蔽。 

优点 

沉银的主要优点之一是它含有 OSP,有利于防止变色。然而,这也使得PCB 必须在应用后立即进行封装,因为 OSP 不仅对电路板上的污染物敏感,而且对空气中的污染物也很敏感。浸银的优点包括:
符合 RoHS 指令和要求

  • 适用于细间距 

  • 中等保质期约12个月

  • 与其他表面处理相比高度稳定

  • 非常适合平面

  • 它负担得起且具有成本效益

缺点 

如前所述,OSP的存在使得沉银容易失去光泽,这是其最大的缺点。其他缺点包括:

  • 可能会导致银须晶须

  • 它不适合兼容引脚交互,因为它具有很高的分数系数

  • 它的一些系统不能投入 1:1 的微通孔纵横比

  • 化学镀镍浸金 (ENIG)
     

PCB表面处理.jpg

化学镀镍浸渍法克服了与其他表面处理相关的许多主要缺点,因此在 PCB 行业中迅速流行起来。ENIG 的申请流程分为两部分。首先,涂上一层镍,既可以作为铜的阻挡层,也可以作为适合焊接元件的表面。然后再涂一层金,以在电路板存放期间保护镍层。 

优点

ENIG 的最大优势是非常适合新一代和即将到来的复杂表面组件,包括倒装芯片和 BGA;其他表面处理的缺点限制了它们在这些新板中的应用。其他优势包括:

  • 非常适合平面,因为镍和金层薄而均匀

  • 它不含铅

  • 非常适合 PTH

  • 它有很长的保质期

缺点

尽管 ENIG 的保质期很长,但它也与“黑垫综合症”有关,这是一个常见的问题,会导致镍层和金层之间的磷积聚,从而导致断裂和电路板连接故障. 唯一的另一个主要缺点是它不适合返工。

• 镍钯 (ENEPIG)

镍钯 (ENEPIG) PCB 表面处理是 ENIG 的升级版。在 ENIG 中,浸金已被证明会破坏镍层。ENEPIG在金和镍层之间引入了一层钯。

优点

ENEPIG 被称为“通用饰面”,因为它适用于范围广泛的电路板,包括具有多种表面封装的现代、高度先进的电路板。它具有一系列优势,包括:

  • 它使表面平坦。

  • 易于加工

  • 它对皮肤没有毒性作用。 

  • 它不含铅。

  • 多次回流循环的理想选择

  • 它与 Sn-Ag-Cu 焊料高度兼容。

  • 它的保质期很长。

缺点 

  • 经常导致黑垫的发生

  • 它降低了焊点的可靠性

  • 钯层太厚,无法支持可焊性性能

  • 与其他表面处理相比,润湿时间更长

  • 受电镀条件影响

  • 与大多数其他表面处理
      OSP(有机可焊性防腐剂)相比,它是昂贵的

OSP 是一种有机的水性表面处理剂。它在与铜的结合方面具有选择性,并且还使 PCB 可焊接。 

优点

OSP 表面处理以其环保性而著称,因为它是有机的和水基的。它还使其易于应用,与其他表面处理相比,该过程相当短和简单。它的优点包括:

  • 提供均匀、共面的表面

  • 需要低设备维护

  • 它不含铅

  • 它是可修复的 

缺点

OSP 是有机的和水基的,这一事实使其非常敏感,因此在处理时容易受到损坏。它与其他几个缺点有关:

• 保质期短

• 对 PTH 不利

如何选择PCB表面处理

这些类型的 PCB 表面处理的差异使它们适合和不适合某些用途。为此,任何希望应用理想表面光洁度的人都应考虑以下几个因素:

• 焊盘平整度

如前所述,某些类型的表面处理会导致表面不平整,这可能会影响性能、可焊性和其他因素。如果平整度是一个重要因素,请考虑具有薄而均匀的层的表面处理。在这种情况下,合适的选项包括 ENIG、ENEPIG 和 OSP。

• 可焊性和润湿性 

使用 PCB 时,可焊性始终是一个关键因素。某些表面处理如 OSP 和 ENEPIG 已被证明会阻碍可焊性,而其他如 HASL 则是理想的。

• 金线或铝线键合

如果您的 PCB 需要金线或铝线键合,那么您的选择可能仅限于 ENIG 和 ENEPIG。

• 储藏条件 

如前所述,一些表面处理(例如 OSP)使PCB 在处理时易碎,而其他表面处理则提高了耐用性在考虑存储和处理要求时,应事先考虑。只有在满足无风险存储和处理要求时,才应使用使 PCB 变得精致的表面处理。 

• 焊接周期 

PCB 需要焊接和返工多少次?如图所示,许多表面处理非常适合返工。然而,诸如浸锡之类的其他材料并不适合返工。 

• RoHS 合规性 

在确定要使用的表面光洁度时,RoHS 合规性至关重要。通常,所有使用铅的表面处理都不适合 RoHS 合规性,应避免使用。

PCB表面处理.jpg

结论

如上所述,每种类型的表面处理都有独特的元素,使其与其他表面区别开来。这些元素使这些饰面既适合某些应用又不适合某些应用,理想的选择最终取决于 PCB 的构成。 

在润泽五洲PCB,我们在 PCB 板和表面处理方面拥有丰富的经验。我们很乐意帮助您为您的 PCBA 提供理想的表面处理。联系以了解有关不同类型 PCB 表面的更多信息!