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PCB表面處理 圖

PCB表面處理

PCB表面處理工藝的簡介

通常我知道的PCB表面處理工藝有熱風(fēng)整平（HASL，hot air solder leveling），有機(jī)涂覆（OSP），化學(xué)鍍鎳/浸金，浸銀，浸錫等等，下面就選擇一些來進(jìn)行介紹。

熱風(fēng)整平HASL，hot air solder leveling
采用熱風(fēng)整平（HASL， Hot-air solder leveling）表面處理技術(shù)足以滿足波峰焊的工藝要求，當(dāng)然對于結(jié)點強(qiáng)度（尤其是接觸式連接）要求較高的場合，多采用電鍍鎳/金的方法。HASL是在世界范圍內(nèi)主要應(yīng)用的表面處理技術(shù)，但是有三個主要動力推動著電子工業(yè)不得不考慮HASL的替代技術(shù)：成本、新的工藝需求和無鉛化需要。熱風(fēng)整平又名熱風(fēng)焊料整平，它是在PCB表面涂覆熔融錫鉛焊料并用加熱壓縮空氣整平（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(fēng)整平時焊料和銅在結(jié)合處形成銅錫金屬化合物，其厚度大約有1～2mil。
PCB進(jìn)行熱風(fēng)整平時要浸在熔融的焊料中，風(fēng)刀在焊料凝固之前吹平液態(tài)焊料，并能夠?qū)~面上焊料的彎月狀最小化和阻止焊料橋接。
熱風(fēng)整平分為垂直式和水平式兩種，一般認(rèn)為水平式較好，主要是水平式熱風(fēng)整平鍍層比較均勻，可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。其一般流程為：微蝕-->預(yù)熱-->涂覆助焊劑-->噴錫-->清洗。

有機(jī)涂覆 OSP
故名思意，有機(jī)可焊性保護(hù)層（OSP, Organic solderability preservative）是一種有機(jī)涂層，用來防止銅在焊接以前氧化，也就是保護(hù)PCB焊盤的可焊性不受破壞。目前廣泛使用的兩種OSP都屬于含氮有機(jī)化合物，即連三氮茚（Benzotriazoles）和咪唑有機(jī)結(jié)晶堿（Imidazoles）。它們都能夠很好的附著在裸銅表面，而且都很專一―――只情有獨鐘于銅，而不會吸附在絕緣涂層上，比如阻焊膜。 OSP和其他的表面處理工藝是很不一樣的：它的作用是在銅和空氣間充當(dāng)阻隔層； 簡單地說，OSP就是在潔凈的裸銅表面上，以化學(xué)的方法長出一層有機(jī)皮膜。這層膜具有防氧化，耐熱沖擊，耐濕性，用以保護(hù)銅表面于常態(tài)環(huán)境中不再繼續(xù)生銹（氧化或硫化等）；同時又必須在后續(xù)的焊接高溫中，能很容易被助焊劑所迅速清除，以便焊接。
他的一般流程為：脫脂-->微蝕-->酸洗-->純水清洗-->有機(jī)涂覆-->清洗，過程控制相對其他表明處理工藝較為容易。
這里的“表面”指的是PCB上為電子元器件或其他系統(tǒng)到PCB的電路之間提供電氣連接的連接點，如焊盤或接觸式連接的連接點。裸銅本身的可焊性很好，但是可惜的是暴露在空氣中的話他很容易氧化，而且容易受到污染。這就是PCB必須要進(jìn)行表面處理的重要原因之一。

PCB表面處理工藝的步驟和方法

1熱風(fēng)整平
在以前，熱風(fēng)整平在整個PCB表面處理工藝中處于主導(dǎo)地位。二十世紀(jì)八十年代，超過四分之三的PCB使用熱風(fēng)整平工藝，但過去十年以來業(yè)界一直都在減少熱風(fēng)整平工藝的使用，估計目前約有25％-40％的PCB使用熱風(fēng)整平工藝。熱風(fēng)整平制程比較臟、難聞、危險，因而從未是令人喜愛的工藝，但熱風(fēng)整平對于尺寸較大的元件和間距較大的導(dǎo)線而言，卻是極好的工藝。在密度較高的PCB中，熱風(fēng)整平的平坦性將影響后續(xù)的組裝；故HDI板一般不采用熱風(fēng)整平工藝。隨著技術(shù)的進(jìn)步，業(yè)界現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了適于組裝間距更小的QFP和BGA的熱風(fēng)整平工藝，但實際應(yīng)用較少。目前一些工廠采用有機(jī)涂覆和化學(xué)鍍鎳/浸金工藝來代替熱風(fēng)整平工藝；技術(shù)上的發(fā)展也使得一些工廠采用浸錫、浸銀工藝。加上近年來無鉛化的趨勢，熱風(fēng)整平使用受到進(jìn)一步的限制。雖然目前已經(jīng)出現(xiàn)所謂的無鉛熱風(fēng)整平，但這可將涉及到設(shè)備的兼容性問題。
2有機(jī)涂覆
大約估計得知，目前約有25％-30％的PCB使用有機(jī)涂覆工藝，該比例一直在上升（很可能有機(jī)涂覆現(xiàn)在已超過熱風(fēng)整平居于第一位）。有機(jī)涂覆工藝可以用在低技術(shù)含量的PCB，也可以用在高技術(shù)含量的PCB上，如單面電視機(jī)用PCB、高密度芯片封裝用板。對于BGA方面，有機(jī)涂覆應(yīng)用也較多。PCB如果沒有表面連接功能性要求或者儲存期的限定，有機(jī)涂覆將是最理想的表面處理工藝。
3化學(xué)鍍鎳/浸金
化學(xué)鍍鎳/浸金工藝與有機(jī)涂覆不同，它主要用在表面有連接功能性要求和較長的儲存期的板子上，如手機(jī)按鍵區(qū)、路由器殼體的邊緣連接區(qū)和芯片處理器彈性連接的電性接觸區(qū)。由于熱風(fēng)整平的平坦性問題和有機(jī)涂覆助焊劑的清除問題，二十世紀(jì)九十年代化學(xué)鍍鎳/浸金使用很廣；后來由于黑盤、脆的鎳磷合金的出現(xiàn)，化學(xué)鍍鎳/浸金工藝的應(yīng)用有所減少，不過目前幾乎每個高技術(shù)的PCB廠都有化學(xué)鍍鎳/浸金線。考慮到除去銅錫金屬間化合物時焊點會變脆，相對脆的鎳錫金屬間化合物處將出現(xiàn)很多的問題。因此，便攜式電子產(chǎn)品（如手機(jī)）幾乎都采用有機(jī)涂覆、浸銀或浸錫形成的銅錫金屬間化合物焊點，而采用化學(xué)鍍鎳/浸金形成按鍵區(qū)、接觸區(qū)和EMI的屏蔽區(qū)。估計目前大約有10％-20％的PCB使用化學(xué)鍍鎳/浸金工藝。
4浸銀
浸銀比化學(xué)鍍鎳/浸金便宜，如果PCB有連接功能性要求和需要降低成本，浸銀是一個好的選擇；加上浸銀良好的平坦度和接觸性，那就更應(yīng)該選擇浸銀工藝。在通信產(chǎn)品、汽車、電腦外設(shè)方面浸銀應(yīng)用的很多，在高速信號設(shè)計方面浸銀也有所應(yīng)用。由于浸銀具有其它表面處理所無法匹敵的良好電性能，它也可用在高頻信號中。EMS推薦使用浸銀工藝是因為它易于組裝和具有較好的可檢查性。但是由于浸銀存在諸如失去光澤、焊點空洞等缺陷使得其增長緩慢（但沒有下降）。估計目前大約有10％-15％的PCB使用浸銀工藝。
5浸錫
錫被引入表面處理工藝是近十年的事情，該工藝的出現(xiàn)是生產(chǎn)自動化的要求的結(jié)果。浸錫在焊接處沒有帶入任何新元素，特別適用于通信用背板。在板子的儲存期之外錫將失去可焊性，因而浸錫需要較好的儲存條件。但是值得注意的是浸錫工藝中由于含有致癌物質(zhì)現(xiàn)在已經(jīng)被限制使用。粗略算算現(xiàn)在大概最多自由5％-10％的PCB還在使用這種浸錫工藝。