PCB表面处理

常见的表面工艺大致分为有铅与无铅工艺

❖有铅的有：有铅喷锡(HASL)

❖无铅的有：无铅喷锡、有机可焊性保护(OSP)、化镍浸金(ENIG),化镍钯浸金(ENEPIG) 、浸银(Immersion silver)等

注:一般国内的说法是沉金/沉银/沉锡.

各类型板对应的表面处理方式

❖SMT:根据客户要求来定.

❖有金手指的板卡:选择性镀金(金手指等非焊接的是硬金,亮度比较好,但不方便焊接)

❖按键板:沉金或者镀金工艺,我司使用镀金的比较少.(由于在研发阶段，为了降低成本采用沉金工艺的居多。沉金的金面不耐磨是软金，而镀金的金面耐磨是硬金，在外观上镀金的表面会比沉金光亮.)

各表面处理方式的应用及局限性

HASL

在穿孔器件占主导地位的场合，波峰焊是最好的焊接方法。采用热风整平（HASL，Hot-air solder leveling）表面处理技术足以满足波峰焊的工艺要求，当然对于结点强度（尤其是接触式连接）要求较高的场合，多采用电镀镍/金的方法。HASL是在世界范围内主要应用的表面处理技术，但是有三个主要动力推动着电子工业不得不考虑HASL的替代技术：成本、新的工艺需求和无铅化需要HASL特点

❖优点:成本低

❖缺点:1.HASL技术处理过的焊盘不够平整，共面性不能满足细间距焊盘的工艺要求.

2.铅对环境的影响

OSP

❖有机可焊性保护层（OSP）

❖故名思意，有机可焊性保护层（OSP, Organic solderability preservative）是一种有机涂层，用来防止铜在焊接以前氧化，也就是保护PCB焊盘的可焊性不受破坏。目前广泛使用的两种OSP都属于含氮有机化合物，即连三氮茚（Benzotriazoles）和咪唑有机结晶碱（Imidazoles）。

它们都能够很好的附着在裸铜表面，而且都很专一―――只情有独钟于铜，而不会吸附在绝缘涂层上，比如阻焊膜。连三氮茚会在铜表面形成一层分子薄膜，在组装过程中，当达到一定的温度时，这层薄膜将被熔掉，尤其是在回流焊过程中，OSP比较容易挥发掉。咪唑有机结晶碱在铜表面形成的保护薄膜比连三氮茚更厚，在组装过程中可以承受更多的热量周期的冲击。

OSP特点

❖优点:OSP不存在铅污染问题，所以环保。

❖缺点:1.由于OSP透明无色，所以检查起来比较困难，很难辨别PCB是否涂过OSP。

2. OSP本身是绝缘的，它不导电。会影响电气测试。(因为OSP不导电,所以在这种表面

处理时,ICT要开纲网. )OSP更无法用来作为处理电气接触表面，比如按键的键盘表面。

3. OSP在焊接过程中，需要更加强劲的Flux，否则消除不了保护膜，从而导致焊接缺陷。

4.在存储过程中，OSP表面不能接触到酸性物质，温度不能太高，否则OSP会挥发掉。

不能存放长时间.

ENIG

❖化镍浸金(ENIG)

❖通过化学方法在铜表面镀上Ni/Au。内层Ni的沉积厚度一般为120～240μin（约3～6μm），外层Au的沉积厚度比较薄，一般为2～4μinch （0.05～0.1μm）。Ni在焊锡和铜之间形成阻隔层。焊接时，外面的Au会迅速融解在焊锡里面，焊锡与Ni形成Ni/Sn金属间化合物。外面镀金是为了防止在存储期间Ni氧化或者钝化，所以金镀层要足够密，厚度不能太薄。ENIG特点

❖优点:1.ENIG处理过的PCB表面非常平整，共面性很好，用于按键接触面非他莫属。

2.ENIG可焊性极佳，金会迅速融入熔化的焊锡里面，从而露出新鲜的Ni.

❖缺点:ENIG 的工艺过程比较复杂，而且如果要达到很好的效果，必须严格控制工艺参数。最为麻烦的是，ENIG处理过的PCB表面在ENIG或焊接过程中很容易产生黑盘效应（Black pad），从而给焊点的可靠性带来灾难性的影响。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。金过多，会使焊点脆化，影响可靠性。

ENEPIG

❖化镍钯浸金(ENEPIG)

❖ENEPIG与ENIG相比，在镍和金之间多了一层钯。Ni的沉积厚度为120～240μin（约3～6μm），钯的厚度为4～20μin（约0.1～0.5μm），金的厚度为1～4μin（约0.02～0.1μm）。钯可以防止出现置换反应导致的腐蚀现象，为浸金作好充分准备。金则紧密的覆盖在钯上面，提供良好的接触面

ENEPIG特点

❖应用:化镍钯浸金的应用非常广泛，可以替代化镍浸金。在焊接过程中，钯和金都会融解到熔化的焊锡里面，从而形成镍/锡金属间化合物。

❖局限性:化镍钯浸金虽然有很多优点，但是钯的价格很贵，同时钯是一种短缺资源，主要出产在前苏联。同时与化镍浸金一样，控制要求其工艺很严。

浸银

❖浸银(Immersion silver)

❖通过浸银工艺处理，薄（5～15μin，约0.1～0.4μm）而密的银沉积提供一层有机保护膜，铜表面在银的密封下，大大延长了寿命。浸银的表面很平，而且可焊性很好。

浸银特点

❖应用:浸银焊接面可焊性很好，在焊接过程中银会融解到熔化的锡膏里，和HASL和OSP一样在焊接表面形成Cu/Sn金属间化合物。浸银表面共面性很好，同时不像OSP那样存在导电方面的障碍，但是在作为接触表面（如按键面）时，其强度没有金好。

❖局限性:浸银的一个让人无法忽略的问题是银的电子迁移问题。当暴露在潮湿的环境下时，银会在电压的作用下产生电子迁移。通过向银内添加有机成分可以降低电子迁移的发生。

浸锡

❖浸锡

❖由于两个原因才采用了浸锡工艺：其一是浸锡表面很平，共面性很好；其二是浸锡无铅。但是在浸锡过程中容易产生Cu/Sn金属间化合物，Cu/Sn金属间化合物可焊性很差。

❖如果采用浸锡工艺，必须克服两障碍：颗粒大小和Cu/Sn金属间化合物的产生。浸锡颗粒必须足够小，而且要无孔。锡的沉积厚度不低于40μin（1.0μm）是比较合理的，这样才能提供一个纯锡表面，以满足可焊性要求。

浸锡特点

❖优缺点:浸锡的最大弱点是寿命短，尤其是存放于高温高湿的环境下时，Cu/Sn金属间化合物会不断增长，直到失去可焊性。

提醒

❖一般需要注意的是:一个板有两种或者两种以上的表面处理:如金手指的板卡类/部分手机主板类/特殊要求的板等. 一定要搞清楚表面处理的选择.

从PCB加工成本上来说,有的厂家对OSP等会额外收费.也需要和板厂确认一下.