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PCB制造行业的黑话（二）- 几种常用的PCB表面处理工艺及适用场景2019-05-10 16:47·吴川斌我们在画好PCB后将其发送给PCB板厂打样或者是批量生产我们在给板厂下单时会附上一份PCB加工工艺说明文档其中有一项就是要注明选用哪种PCB表面处理工艺而且不同的PCB表面处理工艺其会对最终的PCB加工报价产生比较大的影响不同的PCB表面处理工艺会有不同的收费下边咱们科普一些对于PCB表面处理工艺的术语首先说下为什么要对PCB表面进行特殊的处理因为铜在空气中很容易氧化铜的氧化层对焊接有很大的影响很容易形成假焊、虚焊严重时会造成焊盘与元器件无法焊接正因如此PCB在生产制造时会有一道工序在焊盘表面涂（镀）覆上一层物质保护焊盘不被氧化目前国内板厂的PCB便面处理工艺有：喷锡（HASLhot air solder leveling 热风整平）、沉锡、沉银、OSP(防氧化)、化学沉金（ENIG）、电镀金等等当然特殊应用场合还会有一些特殊的PCB表面处理工艺对比不同的PCB表面处理工艺他们的成本不同当然所用的场合也不同只选对的不选贵的目前还没有最完美的PCB表面处理工艺能够适合所有应用场景（这里讲的是性价比即以最低的价格就能满足所有的PCB应用场景）所以才会有这么多的工艺来让我们选择当然每一种工艺都各有千秋存在的既是合理的关键是我们要认识他们用好他们下边来对比一下不同的PCB表面处理工艺的优缺点和适用场景裸铜板优点：成本低、表面平整焊接性良好（在没有被氧化的情況下）缺点：容易受到酸及湿度影响不能久放拆封后需在2小时内用完因为铜暴露在空气中容易氧化；无法使用于双面板因为经过第一次回流焊后第二面就已经氧化了如果有测试点必须加印锡膏以防止氧化否则后续将无法与探针接触良好喷锡板(HASLHot Air Solder Levelling热风整平)优点：价格较低焊接性能佳缺点：不适合用来焊接细间隙的引脚以及过小的元器件因为喷锡板的表面平整度较差在PCB加工中容易产生锡珠(solder bead)对细间隙引脚(fine pitch)元器件较易造成短路使用于双面SMT工艺时因为第二面已经过了一次高温回流焊极容易发生喷锡重新熔融而产生锡珠或类似水珠受重力影响成滴落的球状锡点造成表面更不平整进而影响焊接问题喷锡工艺曾经在PCB表面处理工艺中处于主导地位二十世纪八十年代超过四分之三的PCB使用喷锡工艺但过去十年以来业界一直都在减少喷锡工艺的使用喷锡工艺制程比较脏、难闻、危险因而从未是令人喜爱的工艺但喷锡工艺对于尺寸较大的元件和间距较大的导线而言却是极好的工艺在密度较高的PCB中喷锡工艺的平坦性将影响后续的组装；故HDI板一般不采用喷锡工艺随着技术的进步业界现在已经出现了适于组装间距更小的QFP和BGA的喷锡工艺但实际应用较少目前一些工厂采用OSP工艺和浸金工艺来代替喷锡工艺；技术上的发展也使得一些工厂采用沉锡、沉银工艺加上近年来无铅化的趋势喷锡工艺使用受到进一步的限制虽然目前已经出现所谓的无铅喷锡但这可将涉及到设备的兼容性问题OSP(Organic Soldering Preservative防氧化)优点：具有裸铜板焊接的所有优点过期（三个月）的板子也可以重新做表面处理但通常以一次为限缺点：容易受到酸及湿度影响使用于二次回流焊时需在一定时间内完成通常第二次回流焊的效果会比较差存放时间如果超过三个月就必须重新表面处理打开包装后需在24小时内用完 OSP为绝缘层所以测试点必须加印锡膏以去除原来的OSP层才能接触针点作电性测试OSP工艺可以用在低技术含量的PCB也可以用在高技术含量的PCB上如单面电视机用PCB、高密度芯片封装用板对于BGA方面OSP应用也较多PCB如果没有表面连接功能性要求或者储存期的限定OSP工艺将是最理想的表面处理工艺但OSP不适合用在少量多样的产物上面也不适合用在需求预估不准的产物上如果公司内电路板的库存经常超过六个月真的不建议使用OSP表面处理的板子沉金(ENIGElectroless Nickel Immersion Gold)优点：不易氧化可长时间存放表面平整适合用于焊接细间隙引脚以及焊点较小的元器件有按键PCB板的首选可以重复多次过回流焊也不太会降低其可焊性可以用来作为COB(Chip On Board)打线的基材缺点：成本较高焊接强度较差因为使用无电镀镍制程容易有黑盘的问题产生镍层会随着时间氧化长期的可靠性是个问题沉金工艺与OSP工艺不同它主要用在表面有连接功能性要求和较长的储存期的板子上如按键触点区、路由器壳体的边缘连接区和芯片处理器弹性连接的电性接触区由于喷锡工艺的平坦性问题和OSP工艺助焊剂的清除问题二十世纪九十年代沉金使用很广；后来由于黑盘、脆的镍磷合金的出现沉金工艺的应用有所减少不过目前几乎每个高技术的PCB厂都有沉金线考虑到除去铜锡金属间化合物时焊点会变脆相对脆的镍锡金属间化合物处将出现很多的问题因此便携式电子产物（如手机）几乎都采用OSP、沉银或沉锡形成的铜锡金属间化合物焊点而采用沉金形成按键区、接触区和EMI的屏蔽区即所谓的选择性沉金工艺沉银(ENIGElectroless Nickel Immersion Gold)沉银比沉金便宜如果PCB有连接功能性要求和需要降低成本沉银是一个好的选择；加上沉银良好的平坦度和接触性那就更应该选择沉银工艺在通信产物、汽车、电脑外设方面沉银应用得很多在高速信号设计方面沉银也有所应用由于沉银具有其它表面处理所无法匹敌的良好电性能它也可用在高频信号中EMS推荐使用沉银工艺是因为它易于组装和具有较好的可检查性但是由于沉银存在诸如失去光泽、焊点空洞等缺陷使得其增长缓慢（但没有下降）沉锡(ENIGElectroless Nickel Immersion Gold)沉锡被引入表面处理工艺是近十年的事情该工艺的出现是生产自动化的要求的结果沉锡在焊接处没有带入任何新元素特别适用于通信用背板在板子的储存期之外锡将失去可焊性因而沉锡需要较好的储存条件另外沉锡工艺中由于含有致癌物质而被限制使用老wu经常发现小伙伴们会对沉金和镀金工艺傻傻搞不清楚下边来对比下沉金工艺和镀金工艺的区别和适用场景沉金与镀金形成的晶体结构不一样沉金板较镀金板更容易焊接不会造成焊接不良；沉金板只有焊盘上有镍金趋肤效应中信号的传输是在铜层不会对信号有影响；沉金较镀金晶体结构更致密不易氧化；沉金板只有焊盘上有镍金不会产生金丝造成微短；沉金板只有焊盘上有镍金线路上阻焊与铜层结合更牢固；沉金显金黄色较镀金更黄也更好看；沉金比镀金软所以在耐磨性上不如镀金对于金手指板则镀金效果会更好了解更多