選擇合適PCB表面處理以獲得更長(zhǎng)使用壽命

寫(xiě)在前面

電路材料依靠?jī)?yōu)質(zhì)的導(dǎo)體和介質(zhì)材料將現(xiàn)代復(fù)雜部件相互連接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)最佳性能。但是作為導(dǎo)體的這些PCB銅導(dǎo)體，無(wú)論直流還是毫米波（mmWave）的PCB板，都需要抗老化和氧化保護(hù)。這種保護(hù)可以通過(guò)電解和沉浸涂層的形式實(shí)現(xiàn)。它們通常能提供不同程度的可焊性，因此即使是與不斷變小的部件焊接以及微型表面貼裝（SMT）等，也能形成非常完整的焊接點(diǎn)。行業(yè)中有多種鍍層和表面處理可以用在PCB銅導(dǎo)體上，了解每種鍍層和表面處理的特征和相對(duì)成本，有助于我們做出合適的選擇，從而實(shí)現(xiàn)PCB板的最高性能和最長(zhǎng)使用壽命。

PCB最終表面處理的選擇不是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程，需要考慮PCB的用途和工作條件。目前PCB正在向密集封裝、間距小的高速PCB電路和更小、更薄、高頻的PCB方向發(fā)展，這種發(fā)展趨勢(shì)給許多PCB制造商帶來(lái)了挑戰(zhàn)。PCB電路的生產(chǎn)加工過(guò)程是通過(guò)材料制造商，例如羅杰斯公司，向PCB制造商提供的具有不同銅箔重量和厚度的層壓板，然后PCB制造商將這些層壓板加工成各種類(lèi)型的PCB，以便在電子產(chǎn)品中使用。如果沒(méi)有某些形式的表面保護(hù)，那么電路上的導(dǎo)體會(huì)在貯存期間發(fā)生氧化。導(dǎo)體表面處理作為隔離導(dǎo)體與環(huán)境的一道屏障，不僅能夠保護(hù)PCB導(dǎo)體不被氧化，還能提供一個(gè)界面用于電路和元器件的焊接，包括集成電路（IC）的引線(xiàn)鍵合。

“尋求合適的表面處理

合適的表面處理應(yīng)有助于滿(mǎn)足PCB電路的應(yīng)用以及制造工藝。由于材料成本不同，表面處理所需的加工過(guò)程和類(lèi)型不同，所以其成本也不同。一些表面處理能夠具備高可靠性，且使有密集走線(xiàn)的電路高度隔離，而另一些處理則可能在導(dǎo)體之間形成不必要的橋接。一些表面處理能夠滿(mǎn)足軍事和航空航天，例如溫度、沖擊和振動(dòng)等要求，而另一些卻不能保證這些應(yīng)用所需的高可靠性。下面列出了一些可以用于從直流電路到毫米波頻段電路以及高速數(shù)字（HSD）電路的PCB表面處理：

化學(xué)鎳金（ENIG）

化學(xué)鎳鈀金（ENEPIG）

熱風(fēng)整平（HASL）

化學(xué)沉銀

化學(xué)沉錫

無(wú)鉛噴錫（LFHASL）

有機(jī)保焊膜（OSP）

電解硬金

電解可鍵合軟金

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化學(xué)鎳金（ENIG）

ENIG也稱(chēng)為化學(xué)鎳金工藝，是廣泛用于PCB板導(dǎo)體的表面處理。這是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的低成本工藝，通過(guò)在導(dǎo)體表面形成鎳層再在鎳層上形成一層薄薄的可焊金，即使在密集封裝的電路上也可形成一個(gè)具有良好可焊性的平整表面。ENIG工藝雖然保證了電鍍通孔（PTH）的完整性，但是也增加了高頻下導(dǎo)體的損耗。該工藝具有較長(zhǎng)的貯存期，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，從電路制造商加工完成、到用于部件組裝過(guò)程，以及最終產(chǎn)品，它均可以為PCB導(dǎo)體提供長(zhǎng)期保護(hù)，因此成為很多PCB研發(fā)人員選用的常用一種表面處理。

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化學(xué)鎳鈀金（ENEPIG）

ENEPIG是對(duì)ENIG工藝的一種升級(jí)，在化學(xué)鎳層和鍍金層之間增加了一層薄薄的鈀層。鈀層保護(hù)了鎳層（鎳層保護(hù)銅導(dǎo)體），而金層同時(shí)保護(hù)鈀和鎳。這種表面處理非常適合器件與PCB的引線(xiàn)鍵合，可以應(yīng)對(duì)多次回流焊工藝。和ENIG一樣，ENEPIG也符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。

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化學(xué)沉銀

化學(xué)沉銀也是一種非電解的化學(xué)工藝，通過(guò)讓PCB完全浸沒(méi)到一種銀離子溶液中，使銀附著到銅表面。與ENIG相比，該工藝形成的鍍層更一致、更均勻，但是缺少如ENIG中鎳層提供的保護(hù)和持久性。雖然它的表面處理工藝比ENIG更簡(jiǎn)單，而且比ENIG更劃算，但是它不適合在電路制造商那里長(zhǎng)期儲(chǔ)存。

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化學(xué)沉錫

化學(xué)沉錫工藝通過(guò)一個(gè)包含多個(gè)步驟的過(guò)程在導(dǎo)體表面上形成一個(gè)薄錫鍍層，包括清理、微蝕刻、酸性溶液預(yù)浸、沉浸非電解浸錫溶液和最后清理等?；a處理可以為銅和導(dǎo)體提供良好保護(hù)，有助于HSD電路的低損耗性能。遺憾的是，由于隨著時(shí)間推移，錫會(huì)對(duì)銅產(chǎn)生影響（即一種金屬擴(kuò)散到另一種金屬中，會(huì)降低電路導(dǎo)體的長(zhǎng)期性能），所以化學(xué)沉錫不屬于使用壽命最長(zhǎng)的導(dǎo)體表面處理方式。與化學(xué)沉銀一樣，化學(xué)錫也是一種采用無(wú)鉛的、符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的工藝。

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有機(jī)保焊膜（OSP）

有機(jī)保焊膜（OSP）是一種非金屬保護(hù)層，通過(guò)一種水性溶液完成涂覆。這種表面處理也符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。但是這種表面處理的貯存期不長(zhǎng)，最好應(yīng)用在電路和器件焊接到PCB上之前。最近，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了新型OSP膜，被認(rèn)為能夠?yàn)閷?dǎo)體提供長(zhǎng)期永久的保護(hù)。

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電解硬金

硬金處理是符合RoHS工藝流程的電解工藝，能夠長(zhǎng)時(shí)間的保護(hù)PCB和銅導(dǎo)體不被氧化。然而，由于材料成本較高，所以也是最貴的表面鍍層之一。而且它的可焊性較差，可鍵合軟金處理的可焊性也較差，它符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，可以提供一個(gè)良好表面用于器件與PCB的引線(xiàn)鍵合。

PCB表面處理的選擇涉及很多因素，包括應(yīng)用的要求和期望的使用條件。從這些選項(xiàng)中做出合適的選擇并不容易，電路材料供應(yīng)商羅杰斯公司（www.rogerscorp.com）和電路制造商的建議能夠幫助我們簡(jiǎn)化這個(gè)選擇過(guò)程。對(duì)于環(huán)保而言，大部分工藝都符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)，由于電路的工作頻率和速率等的不同，不同表面處理工藝會(huì)對(duì)電路性能產(chǎn)生不同影響。因此，聽(tīng)取材料供應(yīng)商和電路制造商的建議可以進(jìn)一步確保PCB電路實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期使用的性能目標(biāo)。

審核編輯 ：李倩