PCB表面处理分类及特点

電鍍定義
電鍍定義
镀铜
以氰化浴、硫酸浴及焦磷酸浴為主。除氰化浴外皆為二價 銅沉積，氰化浴適合鐵及鋅合金底材電鍍，配合合適光澤 劑，可得平滑光澤之鍍層。鍍層均一性佳，鍍液安定已應 用多年，但鍍液含大量氰化物毒性高，廢水處理成本高， 除滾鍍及預鍍外已逐漸被取代。
電鍍定義
镀铜
硫酸浴配合合適的添加劑，填平及光澤性高、成本低、管 理容易，廢水處理成本低，已大量應用於電路板、裝飾品、 電鑄等領域。
testing pad更應在鋼板stencil用特殊的開法
讓錫膏過完IR後, 只在pad及孔壁邊上而不
各種表面處理之優點及缺點比蓋孔較, 以減少測試誤判. (e) 无法使用ICT测试,因ICT测试会破坏OSP表
面保护层而造成焊盘氧化.
PCB表面處理優缺點比較
處理
噴錫板 HASL
優點
缺點
(a) 與OSP一樣其焊錫性也是特 性, 也同樣是各種表面處理焊 錫強度指標(Benchmark)
綠漆匹配性 必須
必須
無
必須
無
主反應時間 0.7~3 秒 15~25 分鐘 30~90 秒 6~10 分鐘 60 秒
反應溫度 240℃
85℃
45℃
70℃
50℃
作業時間 5 分鐘
60~80 分鐘 6~10 分鐘 15~25 分鐘 6~10 分鐘
重工程度 容易
困難
容易
容易
困難
綠漆相容性 好
差
佳
差
佳
焊錫性
佳
PCB表面處理優缺點比較
處理
優點
缺點
(a) 焊錫性特佳是各種表面處 理焊錫強度的指標
(benchmark)
(a) 打開包裝袋後須在24小時內焊接完畢, 以免 焊錫性不良
(b) 在作業時必須戴防靜電手套以防止板子被 污染
(b) 對過期板子可重新
(c) IR Reflow的peak temp為220℃對於無鉛錫
皮膜厚度
40~1000μin Ni 120~250μin 8~20μin
Au 2~4μin
40~60μin 6~25μin
綠漆匹配性 必須
必須
無
必須
無
主反應時間 0.7~3 秒 15~25 分鐘 30~90 秒 6~10 分鐘 60 秒
反應溫度 240℃
85℃
45℃
70℃
50℃
作業時間 5 分鐘
60~80 分鐘 6~10 分鐘 15~25 分鐘 6~10 分鐘
差
佳
佳
好
廢水處理 簡單
複雜
簡單
複雜
簡單
操作成本 1.2
5
1
5
3
PCB表面處理優缺點比較
化金、 化錫、 化銀、 OSP 吃錫性及四項製程優缺點:
特性項目
噴錫
化學鎳金 有機保焊劑 化學浸錫 化學銀
表面平整性 差
好
佳
佳
佳
顏色
亮灰色
金色
銅色
銀色
銀色
設備
垂直/水平 垂直
水平
水平
水平
儲齡
1年
1年
3/ 6 個月 3/ 6 個月 6 個月
Recoating一次
保焊劑 (c) 平整度佳, 適合SMT裝配
O.S.P.
作業 (d) 可作無鉛製程
膏peak temp要達到240℃時第二面作業時 之焊錫性能否維持目前被打問號〝?〞, 但 喜的是目前耐高溫的O.S.P已經出爐, 有待 進一步澄清. (d) 因OSP有絕緣特性, 因此testing pad一定有 加印錫膏作業以利測試順利.在有孔的
流程繁多. 製程也複雜, 成本增
的地方或重要焊接地方
加可保留化鎳
浸金的最佳導電又可保
持O.S.P.的最佳焊錫強度,
目前手機板大部份用此
方式作業
(b) 平整度佳適合作SMT裝
配作業
(e) 適合無鉛製程
PCB表面處理優缺點比較
化金、 化錫、 化銀、 OSP 吃錫性及四項製程優缺點:
PCB常用表面處理
目前PCB各種常用的可焊表面處理分別為
保焊劑(OSP) --Organic Solderability Preservatives 噴錫(HASL)--- Hot Air Solder Levelling 浸銀(Immersion Silver Ag) 浸錫(Immersion Tin Sn) 化鎳浸金(Electroless Nickel Immersion Gold, ENIG)
热浸镀(Hot dip) 热浸镀锌(Galvanizing),俗称"铅水" 热浸镀锡(Tinning)
表面處理種類
•乾式镀法 PVD 物理气相沈积法(Physical Vapor Deposition) 阴极溅射 真空镀(Vacuum Plating) 离子镀(Ion Plating) CVD 化学气相沈积法(Chemical Vapor Deposition)
•化学 转化层 (Chemical Conversion Coating) 钢铁 发蓝 (Blackening)，俗称"煲黑" 钢铁 磷化(Phosphating) 铬酸盐 处理(Chromating) 金属 染色(Metal Colouring)
表面處理種類
涂装(Paint Finishing)，包括各种涂装如手工涂装、 静电涂装、电泳涂装等
基 材）
化錫 SIT
月，超過三個月(含)以上以MRB處理。
3個 月
超過三個月(含)以上以MRB處理。
鋁箔
透明
真空
包裝 無鹵
素/ Hi-
CTI 鋁箔
（
透明
Level 真空
2以 包裝
上）
板材
/ 化銀 化錫 SIT
/ OSP 化金
化銀 化錫 SIT
6個 月
超過六個月(含)以上以MRB處理。
6個 月
1、以入庫起算達六個月(含)以上，以 120℃烘烤160分鐘。 2、烘烤後的保存期限以烘烤日起算一年 ，超過一年(含)以上報廢處理。
重工程度 容易
困難
容易
容易
困難
綠漆相容性 好
差
佳
差
佳
焊錫性
佳
差
佳
佳
好
廢水處理 簡單
複雜
簡單
複雜
簡單
操作成本 1.2
5
1
5
3
PCB表面處理優缺點比較
無鉛噴錫、 OSP、 化金、 化銀、 化錫的保存期限及保存條件:
保存期限
基板 材質
包裝 方式
表面處 理類型
保存 期限
庫存品出貨前逾期處置方式
氣泡
噴錫/ 無鉛噴 錫
PCB表面處理優缺點比較
處理
優點
缺點
(a) 平整度佳適合SMT裝 (a) 焊錫強度最差
配作業
(b) 容易造成BGA處焊接後之裂
(b) 由因金導電性特性對 痕,
化鎳浸金 ENIG
於板周圍須要良好的 接觸或對於按鍵用的 產品如手機類仍是最 佳的選擇
其原因為先天焊錫強度很差, 裝 配線操作空間小, 也可能是 PCB板本身上鎳容易氧化, 操 作空間同樣很小, 因此PCBA
特性項目
噴錫
化學鎳金 有機保焊劑 化學浸錫 化學銀
表面平整性 差
好
佳
佳
佳
顏色
亮灰色
金色
銅色
銀色
銀色
設備
垂直/水平 垂直
水平
水平
水平
儲齡
1年
1年
3/ 6 個月 3/ 6 個月 6 個月
皮膜厚度
40~1000μin Ni 120~250μin 8~20μin
Au 2~4μin
40~60μin 6~25μin
PCB表面处理分类及特点
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目錄
表面處理定義 電鍍定義 表面處理種類 PCB常用表面處理 PCB表面處理優缺點比較
表面處理定義
什么是表面处理？
简 单 来 说，表 面 处 理 是 指 改 变 物 件 的 表 面，从 而 给 予 表 面 新 的 性 质。
電鍍定義
镀金
光澤劑(有機)：提供光澤度、平整性之用。 光澤劑(合金)：提供色澤變化，硬度之用。 鹼性浴的均一性良好，不易和類金屬不純物共析；中性浴 可共析形成合金鍍層；酸性浴亦可形成合金鍍層，可厚鍍， 具較佳之封孔性，硬度及耐磨性均較優異，特別適合電子 零件之要求。
表面處理種類
•镀(Plating)
(b) 由於錫鉛板測試點與探針接 觸良好¸測試比較順利
(c) 目前制程与QC手法无须改 变
(d) 由于喷锡多层板在有铅制程 中占90%以上,而且技术较成 熟,而无铅喷锡目前与有铅喷 锡的差异仅是喷锡设备的改 良及材料(63/37改Sn-Cu-Ni) 更换,故无铅喷锡仍是无鉛制 程的首选.
(a) 平整度差find pitch, SMT裝配時容易 發生錫量不致性, 容易造成短路或焊 錫因錫量不足造成焊接不良情形.
(b) 噴錫板在PCB製程時容易造成錫球 (Solder Ball)使得S.M.T裝配時發生短 路現象發生.
PCB表面處理優缺點比較
處理
優點
缺點
浸銀Ag
(a) 平整度佳適合S.M.T裝配 作業
(b) 適合無鉛製程 (c) 未來無鉛製程之王座後選
板
(a) 焊錫強度不如OSP或HASL.
(b) 基本上不得Baking, 如育Baking
镀镍
鎳鍍層之光澤性及平整性等性質，主要是靠鎳添加劑。 一般鍍鎳添加劑可分為光澤劑 (BRIGHTENER)、柔軟劑 (CARRIER) 及濕潤劑 (WETTING)。添加的頻率及液量 則視底材的粗糙、所需的厚度、以及要求的光澤度和平 整性而定。鍍液應定期分析並補充，時時維持鍍液中各 成份之有效濃度，才能保持鍍層之品質。
PCB表面處理優缺點比較
處理Finish
拉力Min ℓbs
拉力 Avg ℓbs
拉力Max ℓbs
保焊劑OSP 384
395
404
噴錫HASL
376
396
410
浸銀Ag
373
389
401
浸錫Sn
350
382
404
化經鎳拉浸力金試驗所得知強度比較表
ENIG
267
375
403
落差ℓbs
20 34 28 54 136
焦磷酸浴配合合適的添加劑.曾用於電路板。但廢水處理麻 煩，除鋅合金底鍍外，以被硫酸浴取代。
電鍍定義
镀镍
以硫酸浴為主，瓦茲浴為其代表，鍍液成本低， 管理容易，大量應用於各種工業及裝飾用途， 針對電子零件及電鑄要求，氨基磺酸浴具備低 應力，高延展性、較佳的封孔性及高濃度配方， 已部份取代了硫酸浴。
電鍍定義
表 面 处 理 的 对 像 可 以 是 金 属(例如 钢 铁)， 也 可 以 是 非 金 属(例如 塑胶)。
電鍍定義
什么是电镀？
简单来说，电镀指借助外界直流电的作用，在 溶液中进行电解反应，使导电体例如金属的表 面沉积一金属或合金层。
所謂電解反應是指”利用外加電流引起非自發 性氧化還原反應”。
电镀过程示意图
必須在110℃, 1小時以內完成,
以免影響焊錫性
(a) 在空氣中怕氧化更怕氯化及硫化, 因此存放及作業場所絕對不能有 酸,氯或硫化物,因此作業時希望 能比照O.S.P.在打開包裝後24小 時焊接完畢(最長也須在3天內完 成)以避免因水氣問題要Baking時 又被上述條件限制而進退兩難.
(b) 包裝材料不得含酸及硫化物.
在打開包裝後在打開包裝後2424小時焊接完畢小時焊接完畢最長也須在最長也須在33天天內完成內完成以避免因水氣問題要以避免因水氣問題要bakingbaking時又被上述條件限制而進時又被上述條件限制而進pcbpcb2222enigenig平整度佳適合平整度佳適合smtsmt裝裝配作業配作業可作無鉛製程可作無鉛製程焊錫強度最差焊錫強度最差容易造成容易造成bgabga處焊接後之裂處焊接後之裂其原因為先天焊錫強度很差其原因為先天焊錫強度很差也可能是也可能是pcbpcb板本身上鎳容易氧化板本身上鎳容易氧化因此因此pcbapcba及及pcbpcbpcb2323osposp作法作法其目的是保存在要其目的是保存在要但將要焊接但將要焊接的地方或重要焊接地方的地方或重要焊接地方如如bgabga處改為如此一來即可保留化如此一來即可保留化鎳浸金的最佳導電又可鎳浸金的最佳導電又可保持保持osp
(c) 可作無鉛製程
及PCB間常為此問題爭議不斷
PCB表面處理優缺點比較
處理
優點
缺點
化鎳浸金 加保焊劑 ENIG +
O.S.P
(a) 此為改良型的化鎳浸金 (a) 其缺點與保焊劑O.S.P相同
作法, 其目的是保存在要
導電接觸區或按鍵區保 (b) 由於是兩種表面處理PCB作業及
留化鎳浸金. 但將要焊接
6個 月
布（
FR4 PE 膜
FR5（ ） 包 OSP
一般 裝
化金
3個 月
1、以入庫起算達六個月(含)以上，以 120℃烘烤160分鐘。 2、烘烤後的保存期限以烘烤日起算一年 ，超過一年(含)以上報廢處理。 1、以入庫起算達三個月(含)以上，以 120℃烘烤160分鐘。 2、烘烤後的保存期限自烘烤日起算三個
电镀 (Electroplating) 自催化镀 (Auto-catalytic Plating)，一般称为 “化学镀 (Chemical Plating)”、“无电镀 (Electroless Plating)"等 浸渍镀(Immersion Plating)
表面處理種類
•阳极氧化 (Anodizing)
PCB表面處理優缺點比較
處理 浸錫
優點
(a)平整度佳適合SMT裝配 作業
(b)可作無鉛製程
缺點
(a)焊錫強度比浸銀還差 (b)本為無鉛製程明天之星, 但因儲存
時及過完IR Reflow後IMC (Intermetallic compound)容易長 厚. 而造成焊錫性不良. (c) 基本上不得Baking, 如育Baking 必須在110℃, 1小時以內完成, 以免影響焊錫性 (d) 希望能比照O.S.P.在打開包裝後 24小時焊接完畢(最長也須在3天 內完成) 以避免因水氣問題要 Baking時又被上述條件限制而進 退兩難.
電鍍定義
镀金
以氰化浴為主，分為鹼性、中性和酸性。鍍液中除了金離 子(俗稱金鹽)，應含有導電鹽、平衡導電鹽(緩衝鹽)、光 澤劑；另光澤劑又可分有機、合金兩種添加劑。 金鹽：金氰化鉀，提供金析出之補充，所以鍍金時，陽極 通常為鈍性陽極。 導電鹽：提供鍍液中導電之效果。 平衡導電鹽：提供鍍液中酸鹼平衡，導電之效果。