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一文读懂:PCB表面处理的优缺点

  • PCB
  • PCB表面处理
2024-04-02 14:54:19
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PCB表面处理(涂覆)是指阻焊层以外的可供电气连接(键盘、焊盘、连接孔、导线)或电气互连的具有可焊性的涂覆层和保护层。

如果没有它们的保护,那么铜将氧化和变质,便导致电路板不能使用。因此表面处理形成了元件和PCB之间的关键界面。表面处理有两个基本功能,一是保护暴露的铜电路,二是在将元件组装(焊接)到印刷电路板上时提供可焊接的表面。




沉银

沉银就是在铜面生成一层银膜,一方面起到保护铜面氧化的作用,另一方面提供优良的可焊性。

所以银层微观上呈多孔性结构,一般沉积厚度0.15-0.25um

优点工艺较为简单,焊盘表面平整,对焊盘表面及侧面都能起到保护作用,成本相对化学Ni/Au低,可焊性好

缺点易氧化,与卤化物/硫化物接触,很快发黄/发黑影响外观和可焊性,化学镀银在印阻焊PCB板上,还会产生贾凡尼现象,控制不当会造成线路短路;多次焊接易产生可焊性不良。


沉金
又名沉镍金、化学镍金。是指在PCB表面导体上采用化学方法先沉积一定厚度的镍,再在镍层上置换一定厚度的金层(0.025-0.075um)。
优点:良好的焊盘表面平整度,对焊盘表面及侧面都能起到保护作用,除可熔焊外,还可进行各种搭接焊或金属丝焊接(bonding);
缺点:工艺复杂,成本高,特定条件下有漏镀和渗镀的缺点,镍层中含磷6-9%。最为麻烦的是,因镀金的致密性,会产生黑盘效应(镍层钝化),从而贴不上件或者会掉件。黑盘的产生机理非常复杂,它发生在Ni与金的交接面,直接表现为Ni过度氧化。沉金金厚超过5U,会使焊点脆化,影响可靠性



沉锡

定义是在PCB焊盘表面用Sn置换Cu而沉积上Sn镀层的铜锡金属化合物。

优点:具有和热风整平一样的良好可焊性,及类似沉镍金的平坦性,且没有沉镍金的金属间的扩散问题。

缺点:存储时间短。易出现锡须现象,焊接过程中锡须和锡迁移会带来可靠性问题。


喷锡

又名热风整平。是指在PCB表面焊盘和导通孔内,热涂覆熔融的Sn/Pb焊料,并用加热压缩空气整平并在铜面形成铜锡金属化合物的表面处理工艺。

分类无铅喷锡和有铅喷锡,无铅是为适应环保(Rohs)要求。
优点成本低、工艺成熟、抗氧化强、优良可焊性;
缺点焊盘表面会形成龟背现象,焊盘表面平整度不够高,对较精密的焊盘贴片困难。


OSP

又名有机保护膜。是指在PCB表面导体上用化学方法涂覆一层烷基-苯基咪唑类的有机化合物,起到保护焊盘、导通孔表面的作用。

优点是焊盘表面平整,对焊盘表面及侧面都能起到保护作用,成本低,工艺简单。
缺点是膜厚很薄(0.25-0.45um),容易因操作不当引起可焊性的不良,不能适应多次焊接,特别是现在的无铅时代。可保存时间较短,不能bonding。


镀金
镀金就是在铜面电镀镍金,一方面起到保护铜面氧化的作用,另一方面提供优良的可焊性, 主要用于COB技术。



优点可焊性优良,主要用于bonding。
缺点表面处理的贵族。做不到三面包金。


硬金 (Hard Gold)
硬金最大的用途就是金手指,就是在铜面电镀镍和硬金,硬金耐摩擦能力最强,所以广泛用于含金手指的插拔产品。
优点硬金表面硬度高,耐摩擦。
缺点:通常一定是混合型表面处理,流程长,需要增加镀金引线。


沉金+OSP
就是我们通常说的选化沉金,需要做沉金的表面和不需要沉金的OSP表面同时加工在同一块板上面。



优点同时具备沉金的优点和OSP的优点。
缺点混合型表面处理,流程长,有贾凡尼效应风险。