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几种PCBA表面处理
2024年07月08日 10:25   浏览:97   来源:小萍子

表面处理技术


目前,PCBA生产所涉及的环境问题尤为突出。铅和溴是目前最热门的话题。无铅无卤会在多方面影响PCB的发展。虽然目前PCBA表面处理工艺的变化并不显着,似乎也比较遥远,但需要注意的是,长期缓慢的变化会带来很大的变化。随着环境问题的增加,PCBA表面处理技术必将在未来发生巨大变化。



PCB表面光洁度是组件和裸板PCB之间的涂层。应用它有两个基本原因:确保可焊性和保护裸露的铜电路。由于表面处理有多种类型,选择正确的表面处理并非易事,尤其是在表面贴装变得更加复杂以及 RoHS 和 WEEE 等法规改变了行业标准的情况下。



在pcbA制造时可能使用的常见PCB表面处理技术有HASL(热风焊料整平)、有机涂层(OSP)、化学镀镍/金、化学镀银、化学镀锡等。


HASL(热风焊料整平)/HASL 无铅:


热风焊料整平是在PCB表面涂上熔融的锡铅焊料并加热压缩空气整平(吹),使其形成一层既抗铜氧化又具有良好焊接性的涂层。在热风焊料整平过程中,PCB应浸入熔化的焊料中。气刀在焊料凝固前将液态焊料冲洗干净,可以最大限度地减少铜面上焊料的月牙形,防止焊桥。



热风整流分为立式和卧式两种。一般来说卧式较好,卧式热风整平涂层以均匀为主。自动化生产的一般流程如下:微腐蚀→预热→涂助焊剂→喷锡→清洗。


优点:低成本、可用、可维修


缺点:表面不平整,不适合细间距元件,热冲击,不适合电镀通孔 (PTH),润湿性差



有机涂层 (OSP):


与其他表面处理工艺不同,OSP 充当铜和空气之间的屏障。简单来说,OSP是在洁净的裸铜表面上生长一层有机皮膜的化学工艺,具有抗氧化、抗热震和抗潮的作用,保护铜表面不生锈(氧化或硫化等)。 ) 在正常环境中。同时,在焊接后的焊接温度下,必须容易被焊剂清除。有机涂层工艺简单、成本低,使其在工业上得到广泛应用。早期的有机涂料分子是防锈咪唑和苯并三唑,最近的分子主要是苯并咪唑。为了保证可以多次回流,如果铜表面只有一层有机涂层,可能就不行了,也就是说,必须有许多有机层,这就是为什么通常将铜溶液添加到化学浴中的原因。涂完第一层后,涂层吸附铜,然后,第二层有机涂层分子与铜结合,直到二十个甚至上百个有机涂层分子集中在铜表面。


其一般流程为:脱脂→微蚀→酸洗→纯水清洗→有机涂层→清洗,与其他处理工艺相比要容易得多。


优点:无铅、平面、工艺简单、可修复


缺点:对 PTH 不利,敏感,保质期短 




ENIG(化学镀镍/沉金):


与OSP不同,ENIG只是一种厚镍金合金,在铜表面具有优异的电气性能,可以长期保护PCB并起到防锈层的作用,在PCB的长期使用中可以发挥作用并达到良好的电气性能. 更重要的是,它还具有其他表面处理工艺所不具备的环境耐受性。镀镍是因为金和铜相互扩散,而镍层可以阻止它们之间的扩散。如果没有镍层,金将在数小时内扩散到铜上。化学镀镍/浸渍的另一个好处是镍的强度,它只有 5um 厚,可以控制高温下的 Z 膨胀。此外,化学镀镍/镀金还可以防止铜溶解,这将有利于无铅焊接。 


一般流程为酸洗清洗→微蚀→预浸→活化→化学镀镍→化学浸出。整个过程有6个化学品罐,涉及近100种化学品,相对复杂 


优点:平面、坚固、无铅、适合 PTH


缺点:黑垫综合症,昂贵,不适合重新制作






沉银:


smt生产中银浸渍工艺的难点介于OSP和化学镀镍之间。浸银不会在PCB上披上厚重的铠甲,即使在高温、潮湿和污染环境中也能提供出色的电气性能并保持良好的可焊性,但会失去光泽。由于银层下方没有镍,因此浸银不具备 ENIG 所需的所有良好物理强度。浸银是一种置换反应,几乎是亚微米级的纯银镀层。有时工艺中还含有有机物,主要是为了防止银的腐蚀和消除银迁移问题。一般来说,很难测量这一薄层中的有机物,分析表明,有机物的重量不到1%。




浸锡:


由于目前所有的焊料都是基于锡的,所以焊料层可以匹配任何类型的焊料。但是,以往的PCB浸渍工艺容易产生锡须,焊接时锡须和锡的转移会带来一些无法避免的问题,从而限制了浸渍工艺的使用。溶液中加入有机添加剂后,锡层结构呈颗粒状,克服了以往的问题,具有良好的热稳定性和可焊性。


浸锡工艺可形成扁平的铜锡类化合物,具有良好的可焊性,与热风整平一样,但不存在平整度问题。化学镀镍和浸渍金属之间也没有扩散问题,只是不能浸泡锡板存放太久。


成本和可焊性的比较 


成本:电镀镍金>沉金>沉银>沉锡>喷锡>OSP。


实际可焊性:电镀镍金>HASL>OSP>ENIG>沉银>沉锡





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