電子百科 | PCB電路板生產(chǎn)表面工藝有哪些
作為PCB電路板生產(chǎn)和PCBA電路板組裝之間一個(gè)重要的生產(chǎn)步驟，電路板表面工藝主要具有兩個(gè)功能：一是保護(hù)電路板表面的銅線不被氧化，二是為電子元器件焊接提供可焊接平面。做為PCB采購，了解這些行業(yè)知識(shí)是非常必要的，有利于判斷目前市場上PCB電路板質(zhì)量的好壞，為公司選擇合適的PCB電路板。PCB電路板生產(chǎn)表面工藝有很多不同種類，每一種都有其優(yōu)點(diǎn)和不足，只有充分了解這些才能選擇最適合的表面工藝。
熱風(fēng)整平（HASL）
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(shí)焊料和銅在結(jié)合處形成銅錫金屬化合物，其厚度大約有1mil至2mil。PCB進(jìn)行熱風(fēng)整平時(shí)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。其生產(chǎn)的一般流程如下圖所示：
熱風(fēng)整平的優(yōu)點(diǎn)為：
√ 元器件焊接時(shí)潤濕性較好；
√ 可避免銅腐蝕。
熱風(fēng)整平的缺點(diǎn)為：
× 熱風(fēng)整平不適用于細(xì)間距元件處理；
× 加工過程中的高熱應(yīng)力容易使電路板出現(xiàn)缺陷。
有機(jī)涂覆（OSP）
與其它表面處理工藝不同，有機(jī)涂覆的作用是在銅和空氣間充當(dāng)阻隔層。簡單地說，有機(jī)涂覆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，用來在常態(tài)環(huán)境中保護(hù)銅表面不再繼續(xù)生銹（氧化或硫化等）；同時(shí)又在后續(xù)的焊接高溫中，能很容易被助焊劑所迅速清除，方便焊接。
有機(jī)涂覆工藝簡單，成本低廉，使得其在業(yè)界被廣泛使用。早期的有機(jī)涂覆分子是起防銹作用的咪唑和苯并三唑，較新的分子主要是苯并咪唑。為了保證可以進(jìn)行多次回流焊，銅面上只有一層的有機(jī)涂覆層是不行的，有很多層，這就是為什么化學(xué)槽中通常需要添加銅液。在涂覆第一層之后，涂覆層吸附銅；接著第二層的有機(jī)涂覆分子與銅結(jié)合，直至二十甚至上百次的有機(jī)涂覆分子集結(jié)在銅面。有機(jī)涂覆的生產(chǎn)流程如下圖所示：
有機(jī)涂覆的優(yōu)點(diǎn)為：
√ 表面平整；
√ 工藝比較簡單；
√ 成本低；
√ 可返工；
√ 不影響鉆孔尺寸。
有機(jī)涂覆的缺點(diǎn)為：
× 需要多次回流焊接；
× 保質(zhì)期有限；
× 不導(dǎo)電；
× 檢查比較困難；
× 熱循環(huán)受限。
化學(xué)鍍鎳/浸金（ENIG）
化學(xué)鍍鎳/浸金是在銅面上包裹一層厚厚的、電性能良好的鎳金合金并可以長期保護(hù)PCB板。與有機(jī)涂覆僅作為防銹阻隔層不同，化學(xué)鍍鎳/浸金能夠在PCB板長期使用過程中應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)良好的電性能。另外，它也具有其它表面處理工藝所不具備的對環(huán)境的忍耐性。
鍍鎳的原因是由于金和銅之間會(huì)相互擴(kuò)散，而鎳層可以阻止這種擴(kuò)散。如果沒有鎳層的阻隔，金將會(huì)在數(shù)小時(shí)內(nèi)擴(kuò)散到銅中去。化學(xué)鍍鎳/浸金的另一個(gè)好處是鎳的強(qiáng)度，僅僅5um厚度的鎳就可以控制高溫下Z方向的膨脹。此外化學(xué)鍍鎳/浸金也可以阻止銅的溶解，這將有益于無鉛焊接?；瘜W(xué)鍍鎳/浸金的生產(chǎn)流程如下圖所示：
化學(xué)鍍鎳/浸金的優(yōu)點(diǎn)為：
√ 表面平整；
√ 耐高溫；
√ 可以經(jīng)受多次回流焊接；
√ 較高的引線結(jié)合能力；
√ 能夠滿足多種封裝要求；
化學(xué)鍍鎳/浸金的缺點(diǎn)為：
× 過程比較復(fù)雜；
× 成本較高。
浸銀（Immersion Silver）
浸銀工藝介于有機(jī)涂覆和化學(xué)鍍鎳/浸金之間，工藝較簡單、快速。浸銀不是給PCB板穿上厚厚的鎧甲，而是即使暴露在熱、濕和污染的環(huán)境中，仍能提供很好的電性能和保持良好的可焊性，但會(huì)失去光澤。因?yàn)殂y層下面沒有鎳，所以浸銀不具備化學(xué)鍍鎳/浸金所有的好的物理強(qiáng)度。
浸銀是置換反應(yīng)，它幾乎是亞微米級(jí)的純銀涂覆。有時(shí)浸銀過程中還包含一些有機(jī)物，主要是防止銀腐蝕和消除銀遷移問題，一般很難量測出來這一薄層的有機(jī)物，分析表明有機(jī)體的重量少于1%。
浸銀的優(yōu)點(diǎn)為：
√ 表面平整；
√ 流程簡單；
√ 成本較低；
√ 高導(dǎo)電性；
√ 適用于細(xì)間距產(chǎn)品；
√ 可返工；
√ 不影響孔洞大小。
浸銀的缺點(diǎn)為：
× 無光澤；
× 可能產(chǎn)生銀遷移；
× 易產(chǎn)生平面微孔洞；
× 腐蝕爬升。
浸錫（Immersion Tin）
由于目前所有焊料是以錫為基礎(chǔ)的，所以錫層能與任何類型的焊料相匹配，從這一點(diǎn)來看，浸錫工藝發(fā)展前景還是很不錯(cuò)的。但以前的PCB經(jīng)浸錫工藝后易出現(xiàn)錫須，在焊接過程中錫須和錫遷移會(huì)帶來可靠性問題，因此限制了浸錫工藝的采用。后在浸錫溶液中加入了有機(jī)添加劑，使錫層結(jié)構(gòu)呈顆粒狀結(jié)構(gòu)，克服了之前的問題，而且還具有好的熱穩(wěn)定性和可焊性。