PCB（印刷電路板）表面處理是PCB制造和組裝過(guò)程中至關(guān)重要的步驟，主要功能有兩個(gè)：一是保護(hù)裸露的銅電路，二是為焊接提供良好的可焊表面。以下是PCB表面處理工藝的全解析：

常見(jiàn)工藝及原理

1. 熱風(fēng)整平（HASL，Hot Air Solder Leveling）

   • 原理：在PCB表面涂覆熔融錫（鉛）焊料，并用加熱壓縮空氣整平，形成抗銅氧化且具有良好可焊性的涂層。
   • 優(yōu)點(diǎn)：成本低，焊接性能佳。
   • 缺點(diǎn)：焊盤(pán)不夠平整，共面性差，不適合細(xì)間距焊盤(pán)；含鉛的HASL對(duì)環(huán)境有害。
   • 分類(lèi)：熱風(fēng)整平分為垂直式和水平式兩種，一般認(rèn)為水平式較好，主要是水平式熱風(fēng)整平鍍層比較均勻，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

2. 有機(jī)涂覆（OSP）

   • 原理：在裸銅表面通過(guò)化學(xué)方法生成一層有機(jī)保護(hù)膜，防止銅氧化，保護(hù)PCB焊盤(pán)的可焊性。
   • 優(yōu)點(diǎn)：環(huán)保，不存在鉛污染問(wèn)題；工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，業(yè)界使用廣泛；能產(chǎn)生非常光滑的表面，適合無(wú)鉛焊接和表面貼裝技術(shù)。
   • 缺點(diǎn)：檢查困難，OSP透明無(wú)色，難以辨別是否已處理；不導(dǎo)電，影響電氣測(cè)試；焊接時(shí)需要更強(qiáng)的助焊劑；不能長(zhǎng)時(shí)間存放。

3. 化學(xué)鍍鎳/浸金（ENIG）

   • 原理：通過(guò)化學(xué)方法在銅表面鍍上鎳和金，鎳層形成阻隔層，金層防止鎳氧化。
   • 優(yōu)點(diǎn)：表面平整度好，適合用于按鍵接觸面；可焊性極佳；長(zhǎng)期儲(chǔ)存能力強(qiáng)；抗氧化，可在PCB長(zhǎng)期使用過(guò)程中保持良好電性能。
   • 缺點(diǎn)：工藝過(guò)程復(fù)雜，控制要求嚴(yán)格；易產(chǎn)生黑盤(pán)效應(yīng)，影響焊點(diǎn)可靠性；成本較高，焊接強(qiáng)度較弱。

4. 化學(xué)鍍鈀

   • 原理：在鎳和金之間加入一層鈀，以防止腐蝕現(xiàn)象。
   • 優(yōu)點(diǎn)：可以替代ENIG，提供更好的耐腐蝕性；焊接可靠性、熱穩(wěn)定性好。
   • 缺點(diǎn)：鈀的價(jià)格昂貴，且是一種短缺資源；工藝控制要求同樣嚴(yán)格。

5. 浸銀

   • 原理：通過(guò)浸銀工藝處理，銀沉積提供一層保護(hù)膜。
   • 優(yōu)點(diǎn)：表面平整，可焊性好；工藝較簡(jiǎn)單、快速；即使在熱、濕和污染的環(huán)境中，仍能提供很好的電性能和保持良好的可焊性。
   • 缺點(diǎn)：會(huì)失去光澤，不具備ENIG的物理強(qiáng)度；存在電子遷移問(wèn)題，在潮濕環(huán)境下可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

6. 浸錫

   • 原理：采用浸錫工藝處理，提高表面平整度。
   • 優(yōu)點(diǎn)：表面平整度好，無(wú)鉛，具有好的熱穩(wěn)定性和可焊性；與任何類(lèi)型的焊料相匹配，極具發(fā)展前景。
   • 缺點(diǎn)：壽命短，特別是在高溫高濕環(huán)境下；不可存儲(chǔ)太久，表面會(huì)形成一層氧化錫，影響焊接效果。

7. 電鍍鎳金

   • 原理：在PCB表面導(dǎo)體先電鍍上一層鎳之后再電鍍上一層金，鍍鎳主要是防止金和銅之間的擴(kuò)散。
   • 分類(lèi)：分為鍍軟金（純金，金表面看起來(lái)不亮）和鍍硬金（表面平滑堅(jiān)硬，耐磨，含有鈷等其它元素，表面看起來(lái)較光亮）。
   • 應(yīng)用：軟金主要用于芯片封裝時(shí)打金線(xiàn)；硬金主要用在非焊接處的電性互連（如金手指）。
   • 缺點(diǎn)：正常情況下，焊接會(huì)導(dǎo)致電鍍金變脆，縮短使用壽命，因而要避免在電鍍金上進(jìn)行焊接（但化學(xué)鍍鎳/浸金由于金很薄且一致，變脆現(xiàn)象很少發(fā)生）。

8. LF-HASL（無(wú)鉛熱風(fēng)整平）

   • 原理：使用無(wú)鉛錫合金進(jìn)行表面涂層，以滿(mǎn)足環(huán)保要求。
   • 優(yōu)點(diǎn)：環(huán)保，價(jià)格適中且焊接性能良好。
   • 缺點(diǎn)：對(duì)于細(xì)間距的引腳和小型元器件的焊接可能存在一定的困難。

選擇因素

在選擇PCB表面處理工藝時(shí)，需綜合考慮以下因素：

1. 應(yīng)用需求：根據(jù)PCB的具體應(yīng)用場(chǎng)景和性能需求選擇合適的工藝。例如，對(duì)于需要高焊接性能的PCB，可以選擇熱風(fēng)整平或浸錫工藝；對(duì)于需要長(zhǎng)期儲(chǔ)存的PCB，可以選擇化學(xué)鍍鎳/浸金或有機(jī)涂覆工藝。
2. 成本：不同表面處理工藝的成本差異較大，需根據(jù)產(chǎn)品定價(jià)和市場(chǎng)需求進(jìn)行權(quán)衡。一般來(lái)說(shuō)，電鍍和化學(xué)鍍等工藝成本相對(duì)較高，而有機(jī)涂覆等簡(jiǎn)單工藝則成本較低。
3. 環(huán)保要求：隨著全球環(huán)保意識(shí)的提高，無(wú)鉛、無(wú)鹵等環(huán)保要求逐漸成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，在選擇表面處理工藝時(shí)，需要考慮其是否符合相關(guān)環(huán)保法規(guī)和客戶(hù)要求。
4. 生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度：一些先進(jìn)的表面處理工藝可以實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率并降低人工成本。在選擇時(shí)需要考慮生產(chǎn)線(xiàn)的實(shí)際情況和升級(jí)改造成本。

總之，PCB表面處理工藝多種多樣，每種工藝都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和局限性。在選擇時(shí)，需根據(jù)產(chǎn)品的具體應(yīng)用場(chǎng)合和性能需求進(jìn)行綜合考慮。