干貨 | 不同的PCB表面處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)、適用場(chǎng)景對(duì)比

下邊來(lái)對(duì)比一下不同的PCB表面處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場(chǎng)景。

裸銅板

優(yōu)點(diǎn)：成本低、表面平整，焊接性良好（在沒(méi)有被氧化的情況下）。

缺點(diǎn)：容易受到酸及濕度影響，不能久放，拆封后需在2小時(shí)內(nèi)用完，因?yàn)殂~暴露在空氣中容易氧化；無(wú)法使用于雙面板，因?yàn)榻?jīng)過(guò)第一次回流焊后第二面就已經(jīng)氧化了。如果有測(cè)試點(diǎn)，必須加印錫膏以防止氧化，否則后續(xù)將無(wú)法與探針接觸良好。

噴錫板(HASL，Hot Air Solder Levelling，熱風(fēng)整平)

優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格較低，焊接性能佳。

缺點(diǎn)：不適合用來(lái)焊接細(xì)間隙的引腳以及過(guò)小的元器件，因?yàn)閲婂a板的表面平整度較差。在PCB加工中容易產(chǎn)生錫珠(solderbead)，對(duì)細(xì)間隙引腳(finepitch)元器件較易造成短路。使用于雙面SMT工藝時(shí)，因?yàn)榈诙嬉呀?jīng)過(guò)了一次高溫回流焊，極容易發(fā)生噴錫重新熔融而產(chǎn)生錫珠或類似水珠受重力影響成滴落的球狀錫點(diǎn)，造成表面更不平整進(jìn)而影響焊接問(wèn)題。

噴錫工藝曾經(jīng)在PCB表面處理工藝中處于主導(dǎo)地位。二十世紀(jì)八十年代，超過(guò)四分之三的PCB使用噴錫工藝，但過(guò)去十年以來(lái)業(yè)界一直都在減少噴錫工藝的使用。噴錫工藝制程比較臟、難聞、危險(xiǎn)，因而從未是令人喜愛(ài)的工藝，但噴錫工藝對(duì)于尺寸較大的元件和間距較大的導(dǎo)線而言，卻是極好的工藝。在密度較高的PCB中，噴錫工藝的平坦性將影響后續(xù)的組裝；故HDI板一般不采用噴錫工藝。隨著技術(shù)的進(jìn)步，業(yè)界現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了適于組裝間距更小的QFP和BGA的噴錫工藝，但實(shí)際應(yīng)用較少。目前一些工廠采用OSP工藝和浸金工藝來(lái)代替噴錫工藝；技術(shù)上的發(fā)展也使得一些工廠采用沉錫、沉銀工藝。加上近年來(lái)無(wú)鉛化的趨勢(shì)，噴錫工藝使用受到進(jìn)一步的限制。雖然目前已經(jīng)出現(xiàn)所謂的無(wú)鉛噴錫，但這可將涉及到設(shè)備的兼容性問(wèn)題。

OSP(Organic Soldering Preservative，防氧化)

優(yōu)點(diǎn)：具有裸銅板焊接的所有優(yōu)點(diǎn)，過(guò)期（三個(gè)月）的板子也可以重新做表面處理，但通常以一次為限。

缺點(diǎn)：容易受到酸及濕度影響。使用于二次回流焊時(shí)，需在一定時(shí)間內(nèi)完成，通常第二次回流焊的效果會(huì)比較差。存放時(shí)間如果超過(guò)三個(gè)月就必須重新表面處理。打開(kāi)包裝后需在24小時(shí)內(nèi)用完。OSP為絕緣層，所以測(cè)試點(diǎn)必須加印錫膏以去除原來(lái)的OSP層才能接觸針點(diǎn)作電性測(cè)試。

OSP工藝可以用在低技術(shù)含量的PCB，也可以用在高技術(shù)含量的PCB上，如單面電視機(jī)用PCB、高密度芯片封裝用板。對(duì)于BGA方面，OSP應(yīng)用也較多。PCB如果沒(méi)有表面連接功能性要求或者儲(chǔ)存期的限定，OSP工藝將是最理想的表面處理工藝。但OSP不適合用在少量多樣的產(chǎn)品上面，也不適合用在需求預(yù)估不準(zhǔn)的產(chǎn)品上，如果公司內(nèi)電路板的庫(kù)存經(jīng)常超過(guò)六個(gè)月，真的不建議使用OSP表面處理的板子。

沉金(ENIG，Electroless Nickel Immersion Gold)

優(yōu)點(diǎn)：不易氧化，可長(zhǎng)時(shí)間存放，表面平整，適合用于焊接細(xì)間隙引腳以及焊點(diǎn)較小的元器件。有按鍵PCB板的首選?？梢灾貜?fù)多次過(guò)回流焊也不太會(huì)降低其可焊性?？梢杂脕?lái)作為COB(ChipOnBoard)打線的基材。

缺點(diǎn)：成本較高，焊接強(qiáng)度較差，因?yàn)槭褂脽o(wú)電鍍鎳制程，容易有黑盤的問(wèn)題產(chǎn)生。鎳層會(huì)隨著時(shí)間氧化，長(zhǎng)期的可靠性是個(gè)問(wèn)題。

沉金工藝與OSP工藝不同，它主要用在表面有連接功能性要求和較長(zhǎng)的儲(chǔ)存期的板子上，如按鍵觸點(diǎn)區(qū)、路由器殼體的邊緣連接區(qū)和芯片處理器彈性連接的電性接觸區(qū)。由于噴錫工藝的平坦性問(wèn)題和OSP工藝助焊劑的清除問(wèn)題，二十世紀(jì)九十年代沉金使用很廣；后來(lái)由于黑盤、脆的鎳磷合金的出現(xiàn)，沉金工藝的應(yīng)用有所減少，不過(guò)目前幾乎每個(gè)高技術(shù)的PCB廠都有沉金線?？紤]到除去銅錫金屬間化合物時(shí)焊點(diǎn)會(huì)變脆，相對(duì)脆的鎳錫金屬間化合物處將出現(xiàn)很多的問(wèn)題。因此，便攜式電子產(chǎn)品（如手機(jī)）幾乎都采用OSP、沉銀或沉錫形成的銅錫金屬間化合物焊點(diǎn)，而采用沉金形成按鍵區(qū)、接觸區(qū)和EMI的屏蔽區(qū)，即所謂的選擇性沉金工藝。

沉銀(ENIG，Electroless Nickel Immersion Gold)

沉銀比沉金便宜，如果PCB有連接功能性要求和需要降低成本，沉銀是一個(gè)好的選擇；加上沉銀良好的平坦度和接觸性，那就更應(yīng)該選擇沉銀工藝。在通信產(chǎn)品、汽車、電腦外設(shè)方面沉銀應(yīng)用得很多，在高速信號(hào)設(shè)計(jì)方面沉銀也有所應(yīng)用。由于沉銀具有其它表面處理所無(wú)法匹敵的良好電性能，它也可用在高頻信號(hào)中。EMS推薦使用沉銀工藝是因?yàn)樗子诮M裝和具有較好的可檢查性。但是由于沉銀存在諸如失去光澤、焊點(diǎn)空洞等缺陷使得其增長(zhǎng)緩慢（但沒(méi)有下降）。

沉錫(ENIG，Electroless Nickel Immersion Gold)

沉錫被引入表面處理工藝是近十年的事情，該工藝的出現(xiàn)是生產(chǎn)自動(dòng)化的要求的結(jié)果。沉錫在焊接處沒(méi)有帶入任何新元素，特別適用于通信用背板。在板子的儲(chǔ)存期之外錫將失去可焊性，因而沉錫需要較好的儲(chǔ)存條件。另外沉錫工藝中由于含有致癌物質(zhì)而被限制使用。

老wu經(jīng)常發(fā)現(xiàn)小伙伴們會(huì)對(duì)沉金和鍍金工藝傻傻搞不清楚，下邊來(lái)對(duì)比下沉金工藝和鍍金工藝的區(qū)別和適用場(chǎng)景

沉金與鍍金形成的晶體結(jié)構(gòu)不一樣，沉金板較鍍金板更容易焊接，不會(huì)造成焊接不良；

沉金板只有焊盤上有鎳金，趨膚效應(yīng)中信號(hào)的傳輸是在銅層不會(huì)對(duì)信號(hào)有影響；

沉金較鍍金晶體結(jié)構(gòu)更致密，不易氧化；

沉金板只有焊盤上有鎳金，不會(huì)產(chǎn)生金絲造成微短；

沉金板只有焊盤上有鎳金，線路上阻焊與銅層結(jié)合更牢固；

沉金顯金黃色，較鍍金更黃也更好看；

沉金比鍍金軟，所以在耐磨性上不如鍍金，對(duì)于金手指板則鍍金效果會(huì)更好。