什么是PCB表面處理工藝？
PCB上沒有阻焊層覆蓋的銅表面，如元器件的焊盤、金手指、機(jī)械孔等。如果沒有保護(hù)涂層，銅表面很容易被氧化，從而影響PCB可焊接區(qū)域的裸銅和元件之間的焊接。
如下圖所示，表面處理位于PCB的最外層，位于銅層之上，起到銅表面“涂層”的作用。
表面處理主要功能是保護(hù)裸露的銅表面不被氧化電路，從而在焊接時提供可焊表面進(jìn)行焊接。
PCB表面處理工藝分類
PCB表面處理工藝分為以下幾類：
熱風(fēng)焊料整平（HASL）
沉錫（浸錫) （ImSn）
化學(xué)鎳金（沉金） (ENIG)
有機(jī)可焊性防腐劑 (OSP)
沉銀（化學(xué)銀） (ImAg)
化學(xué)鍍鎳化學(xué)鍍鈀浸金 (ENEPIG)
電鍍鎳金（電解金）Electrolytic Nickel/Gold
熱風(fēng)焊料整平（HASL） 熱風(fēng)焊料整平 Hot Air Solder Level (HASL)，俗稱噴錫， 分為無鉛噴錫和有鉛噴錫，是最常用也是價格相對便宜的表面處理工藝。 PCB的保存壽命可達(dá)12個月，工藝溫度250℃，表面處理的厚度范圍1-40um。 噴錫工藝，會將電路板浸入熔融焊料（錫/鉛）中，讓焊料覆蓋PCB上裸露的銅表面。PCB離開熔化的焊料時，高壓熱空氣通過氣刀吹過表面，使焊料沉積平整并去除多余的焊料。 噴錫工藝的過程需要掌握：焊接溫度、風(fēng)刀風(fēng)溫、風(fēng)刀壓力、浸焊時間、提升速度等。保證PCB完全浸入熔化的焊料中，風(fēng)刀可以在焊料凝固前將焊料吹起，風(fēng)刀壓力能夠最大限度減少銅表面的彎月面并不會出現(xiàn)焊料橋接。 沉錫（浸錫) （ImSn） 沉錫（浸錫）Immersion Tin (ImSn) 是一種通過化學(xué)置換反應(yīng)沉積的金屬飾面，直接施加在電路板的基礎(chǔ)金屬（即銅）上，能夠滿足小間距元器件對于PCB表面平整度的要求。 沉錫能保護(hù)底層銅在3-6個月的保質(zhì)期內(nèi)不被氧化，由于所有焊料都是錫基的，沉錫層可以匹配任何類型的焊料。在錫浸液中加入有機(jī)添加劑后，錫層結(jié)構(gòu)呈顆粒狀結(jié)構(gòu)，克服了錫須和錫遷移帶來的問題，同時還具有良好的熱穩(wěn)定性和可焊性。 沉錫工藝溫度50℃，表面處理厚度在0.8-1.2um。特別適合通過壓接進(jìn)行連接的PCB，比如通信背板。 化學(xué)鎳金（沉金） (ENIG) 化學(xué)鎳金（化學(xué)鍍鎳浸金）（沉金）Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG)，能夠滿足小間距器件（BGA和μBGA）對于表面平整度和無鉛加工對PCB的要求。 ENIG由兩層金屬涂層組成，鎳通過化學(xué)工藝沉積在銅表面，然后通過置換反應(yīng)涂上金原子。鎳的厚度為3~6μm，金的厚度為0.05~0.1μm。鎳充當(dāng)銅的屏障，是元器件實際焊接到的表面，金的作用是在儲存過程中防止鎳氧化，保質(zhì)期能達(dá)到一年左右，而且可以保證出色的表面平整度。 沉金工藝在高密度板、常規(guī)硬板和軟板上都有廣泛的應(yīng)用，可靠性高，支持使用鋁線做引線鍵合。廣泛應(yīng)用于消費(fèi)、通信/計算、航空航天和醫(yī)療等行業(yè)。 有機(jī)可焊性防腐劑 (OSP) 有機(jī)可焊性防腐劑 organic solderability preservatives (OSP) ，是在暴露的銅上涂上一層非常薄的材料保護(hù)層，從而保護(hù)銅表面免受氧化。 有機(jī)膜具有抗氧化、抗熱震、防潮等特性，可以保護(hù)銅表面在正常環(huán)境下不被氧化或硫化等。在后高溫焊接環(huán)節(jié)，有機(jī)膜會很容易被助焊劑快速去除，使裸露的干凈銅面立即與熔化的焊錫結(jié)合，在極短的時間內(nèi)形成牢固的焊點(diǎn)。 OSP是一種水基有機(jī)化合物，可選擇性地與銅結(jié)合，在焊接前保護(hù)銅面。與其他無鉛表面處理工藝相比，非常環(huán)保，因為其他表面處理工藝會有毒性或能耗更高。 沉銀（化學(xué)銀） (ImAg) 沉銀（化學(xué)銀）Immersion silver (ImAg)，是通過將 PCB浸入銀離子槽中通過置換反應(yīng)，直接給銅鍍上一層純銀。銀具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。經(jīng)過浸銀工藝加工的PCB即使暴露在熱、潮濕和污染的環(huán)境中，即便表面會失去光澤，仍能保持良好的電氣性和可焊性。 有時為以防止銀與環(huán)境中的硫化物發(fā)生反應(yīng)，沉銀會與OSP涂層結(jié)合使用。對于大多數(shù)應(yīng)用，沉銀可以取代沉金。如果PCB中不希望引入磁性材料（鎳）時，可以選擇使用沉銀。 沉銀的表面厚度是0.12～0.40μm，保質(zhì)期是6至12個月，沉銀工藝對于加工過程中表面的清潔度敏感，需要保證整個生產(chǎn)過程不會帶來沉銀表面污染。沉銀工藝適合需要EMI屏蔽的PCB，薄膜開關(guān)和鋁線鍵合等應(yīng)用。 化學(xué)鍍鎳化學(xué)鍍鈀浸金 (ENEPIG) 化學(xué)鍍鎳化學(xué)鍍鈀浸金（ENEPIG）與ENIG相比，ENEPIG在鎳和金之間多了一層鈀，進(jìn)一步保護(hù)鎳層免受腐蝕，防止ENIG表面處理可能出現(xiàn)的黑墊，因而表面光潔度更有優(yōu)勢。鎳的沉積厚度約為3~6μm，鈀的厚度約為0.1~0.5μm，金的厚度為0.02~0.1μm。雖然金層厚度比ENIG薄，但價格更貴。 銅-鎳-鈀-金的層結(jié)構(gòu)，可直接引線鍵合到鍍層。最后一層金層非常薄，很軟，過度的機(jī)械損傷或深度劃痕可能會暴露鈀層。 電鍍鎳金（電解金）Electrolytic Nickel/Gold 電鍍鎳金分為“硬金”和“軟金”。 硬金純度較低（99.6%），常用于金手指（PCB邊緣連接器）、PCB觸點(diǎn)或其他硬磨損區(qū)域。金的厚度可以根據(jù)要求而變化。 軟金更純凈（99.9%），通常用于引線鍵合。 硬電解金 硬金是一種含有鈷、鎳或鐵絡(luò)合物的金合金。鍍金和銅之間使用低應(yīng)力鎳。硬金適合用于使用頻繁且極有可能磨損的組件，例如：載板、金手指、按鍵PAD。 硬金表面處理的厚度會因應(yīng)用而異，IPC 最大可焊厚度建議為17.8μin，IPC1類和2類應(yīng)用建議25μin金和 100μin鎳，IPC3類應(yīng)用建議50μin金和100μin鎳。 軟電解金 主要用于需要引線鍵合與高可焊性要求的PCB，與硬金相比，軟金焊接的接頭更牢固。 軟電解金表面處理 如何選擇PCB表面處理工藝？
PCB表面處理工藝會直接影響產(chǎn)量、返工數(shù)量、現(xiàn)場故障率、測試能力、廢品率。為了最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，必須選擇滿足設(shè)計需求的表面處理工藝。在工程中可以從以下角度考慮：
焊盤平整度 焊盤平整度直接影響PCBA的焊接質(zhì)量，尤其是板子上如果有比較大的BGA或者間距更小的μBGA時，需要焊盤表面的保護(hù)層薄而均勻時可以選擇ENIG、ENEPIG 和OSP。 可焊性和潤濕性 可焊性始終是PCB的是一個關(guān)鍵因素，在滿足其他要求的前提下，優(yōu)選選擇可焊性高的表面處理工藝，從而保證回流焊的良率。 焊接次數(shù) PCB要焊接或者返工多少次？OSP的表面處理工藝不適合兩次以上的返工。這個時候也會選擇復(fù)合的表面處理工藝，如沉金+OSP，目前智能手機(jī)等高端電子產(chǎn)品會選擇這種處理工藝。 RoHS合規(guī)性 PCBA里的鉛元素主要來源于元器件引腳、PCB焊盤和焊料。為了符合ROHS規(guī)定，PCB的表面處理方式也要符合ROHS規(guī)范。比如：沉金（ENIG）、沉錫、沉銀和OSP等都復(fù)合ROHS規(guī)范。 金屬鍵合 如果需要金線或鋁線鍵合，可能僅限于ENIG、ENEPIG和軟電解金。 焊點(diǎn)可靠性 PCB的表面處理工藝也會影響PCBA最終的焊接質(zhì)量，如果需要高可靠的焊點(diǎn)，可以選擇使用沉金或者鎳鈀金工藝。
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