電子百科 | PCB電路板生產表面工藝有哪些

作為PCB電路板生產和PCBA電路板組裝之間一個重要的生產步驟，電路板表面工藝主要具有兩個功能：一是保護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，了解這些行業知識是非常必要的，有利于判斷目前市場上PCB電路板質量的好壞，為公司選擇合適的PCB電路板。PCB電路板生產表面工藝有很多不同種類，每一種都有其優點和不足，只有充分了解這些才能選擇最適合的表面工藝。

熱風整平（HASL）

熱風整平又名熱風焊料整平，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。熱風整平時焊料和銅在結合處形成銅錫金屬化合物，其厚度大約有1mil至2mil。PCB進行熱風整平時要浸在熔融的焊料中，風刀在焊料凝固之前吹平液態焊料，并能夠將銅面上焊料的彎月狀小化和阻止焊料橋接。熱風整平分為垂直式和水平式兩種，一般認為水平式較好，主要是水平式熱風整平鍍層比較均勻，可實現自動化生產。其生產的一般流程如下圖所示： 

熱風整平的優點為：

√ 元器件焊接時潤濕性較好；

√ 可避免銅腐蝕。

熱風整平的缺點為：

× 熱風整平不適用于細間距元件處理；

× 加工過程中的高熱應力容易使電路板出現缺陷。

有機涂覆（OSP）

與其它表面處理工藝不同，有機涂覆的作用是在銅和空氣間充當阻隔層。簡單地說，有機涂覆就是在潔凈的裸銅表面上，以化學的方法長出一層有機皮膜。這層膜具有防氧化，耐熱沖擊，耐濕性，用來在常態環境中保護銅表面不再繼續生銹（氧化或硫化等）；同時又在后續的焊接高溫中，能很容易被助焊劑所迅速清除，方便焊接。

有機涂覆工藝簡單，成本低廉，使得其在業界被廣泛使用。早期的有機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。為了保證可以進行多次回流焊，銅面上只有一層的有機涂覆層是不行的，有很多層，這就是為什么化學槽中通常需要添加銅液。在涂覆第一層之后，涂覆層吸附銅；接著第二層的有機涂覆分子與銅結合，直至二十甚至上百次的有機涂覆分子集結在銅面。有機涂覆的生產流程如下圖所示：

有機涂覆的優點為：

√ 表面平整；

√ 工藝比較簡單；

√ 成本低；

√ 可返工；

√ 不影響鉆孔尺寸。

有機涂覆的缺點為：

× 需要多次回流焊接；

× 保質期有限；

× 不導電；

× 檢查比較困難；

× 熱循環受限。

化學鍍鎳/浸金（ENIG）

化學鍍鎳/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PCB板。與有機涂覆僅作為防銹阻隔層不同，化學鍍鎳/浸金能夠在PCB板長期使用過程中應用并實現良好的電性能。另外，它也具有其它表面處理工藝所不具備的對環境的忍耐性。

鍍鎳的原因是由于金和銅之間會相互擴散，而鎳層可以阻止這種擴散。如果沒有鎳層的阻隔，金將會在數小時內擴散到銅中去?；瘜W鍍鎳/浸金的另一個好處是鎳的強度，僅僅5um厚度的鎳就可以控制高溫下Z方向的膨脹。此外化學鍍鎳/浸金也可以阻止銅的溶解，這將有益于無鉛焊接?；瘜W鍍鎳/浸金的生產流程如下圖所示：

化學鍍鎳/浸金的優點為：

√ 表面平整；

√ 耐高溫；

√ 可以經受多次回流焊接；

√ 較高的引線結合能力；

√ 能夠滿足多種封裝要求；

化學鍍鎳/浸金的缺點為：

× 過程比較復雜；

× 成本較高。

浸銀（Immersion Silver）

浸銀工藝介于有機涂覆和化學鍍鎳/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、濕和污染的環境中，仍能提供很好的電性能和保持良好的可焊性，但會失去光澤。因為銀層下面沒有鎳，所以浸銀不具備化學鍍鎳/浸金所有的好的物理強度。

浸銀是置換反應，它幾乎是亞微米級的純銀涂覆。有時浸銀過程中還包含一些有機物，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物，分析表明有機體的重量少于1%。

浸銀的優點為：

√ 表面平整；

√ 流程簡單；

√ 成本較低；

√ 高導電性；

√ 適用于細間距產品；

√ 可返工；

√ 不影響孔洞大小。

浸銀的缺點為：

× 無光澤；

× 可能產生銀遷移；

× 易產生平面微孔洞；

× 腐蝕爬升。

浸錫（Immersion Tin）

由于目前所有焊料是以錫為基礎的，所以錫層能與任何類型的焊料相匹配，從這一點來看，浸錫工藝發展前景還是很不錯的。但以前的PCB經浸錫工藝后易出現錫須，在焊接過程中錫須和錫遷移會帶來可靠性問題，因此限制了浸錫工藝的采用。后在浸錫溶液中加入了有機添加劑，使錫層結構呈顆粒狀結構，克服了之前的問題，而且還具有好的熱穩定性和可焊性。