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PCB表面镀层的选择


 

 

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          PCB可焊性表面处理按照用途分为3类:焊接用:铜的表面必须有涂覆层(镀层)保护,否则很容易氧化;接插用:比如金手指,电镀Ni-Au或化学镀Ni-Au;绑定(Wire Bonding)工艺线焊用:化学镀Ni-Au用于SMT焊接的PCB表面涂覆技术的选择主要取决于最终组装元器件的类型;表面处理工艺将影响PCB的生产、组装和最终使用。
          PCB可焊性表面镀层的选择依据选择PCB可焊性表面镀层时,要考虑所选择的焊接合金成分、产品的用途
a.焊料合金成分 PCB焊盘涂镀层与焊料合金的相容性是选择PCB可焊性表面涂(镀)层的首要因素。这点直接影响焊点在焊盘二侧的可焊性和连接可靠性。例如,Sn-pb合金应选择Sn-Pb热风整平,无铅合金应选择非铅金属或无铅焊料合金热风整平。
b.可靠性要求 高可靠性要求的产品首先应选择与焊料合金相同的热风整平,这是相容性最好的选择。另外,也可以考虑采用高质量的Ni-Au(ENIG),因为Sn与Ni的界面合金Ni3Sn4的连接强度最稳定。如果采用ENIG,必须控制Ni层〉3µm(5~7µm),Au层≤lµm(0.05~0.15µm),并对PCB加工厂提出可焊性要求。 
c.制造工艺 选择PCB可焊性表面涂(镀)层时还要考虑PCB焊盘涂镀层与制造工艺的相容性。热风整平(HASL)可焊性好,可用于双面再流焊,能经受多次焊接。但由于焊盘表面不够平整,因此不适合窄间距。OSP和浸锡(I-Sn)较适合单面组装、一次焊接工艺。 
d.产品的用途和成本 浸银工艺(I-Ag)比Ni-Au(ENIG)的加工成本低,可替代ENIG,用于消费类电子产品的接触一开关焊盘。考虑成本,还可以尽量采用OSP和浸锡(I-Sn)表画处理方式。选择PCB可焊性表面涂(镀)层时还要综合考虑。如果使用的是OSP,在2次焊接以上的混装工艺中,再流焊和波峰焊时使用氮气或者腐蚀性很小的助焊剂,可以根据产品灵活掌握,如果使用ENIG就不需要使用氮气。在选择表面镀覆层时,要考虑氮气的使用、助焊剂的类型和对成本的影响。
        热风整平曾经在PCB表面处理工艺中处于主导地位。二十世纪八十年代,超过四分之三的PCB使用热风整平工艺,但过去十年以来业界一直都在减少热风整平工艺的使用,估计目前约有25%-40%的PCB使用热风整平工艺。热风整平制程比较脏、难闻、危险,因而从未是令人喜爱的工艺,但热风整平对于尺寸较大的元件和间距较大的导线而言,却是极好的工艺。在密度较高的PCB中,热风整平的平坦性将影响后续的组装;故HDI板一般不采用热风整平工艺。随着技术的进步,业界现在已经出现了适于组装间距更小的QFP和BGA的热风整平工艺,但实际应用较少。目前一些工厂采用有机涂覆和化学镀镍/浸金工艺来代替热风整平工艺;技术上的发展也使得一些工厂采用浸锡、浸银工艺。加上近年来无铅化的趋势,热风整平使用受到进一步的限制。虽然目前已经出现所谓的无铅热风整平,但这可将涉及到设备的兼容性问题。
         估计目前约有25%-30%的PCB使用有机涂覆工艺,该比例一直在上升(很可能有机涂覆现在已超过热风整平居于第一位)。有机涂覆工艺可以用在低技术含量的PCB,也可以用在高技术含量的PCB上,如单面电视机用PCB、高密度芯片封装用板。对于BGA方面,有机涂覆应用也较多。PCB如果没有表面连接功能性要求或者储存期的限定,有机涂覆将是最理想的表面处理工艺。
         化学镀镍/浸金工艺与有机涂覆不同,它主要用在表面有连接功能性要求和较长的储存期的板子上,如手机按键区、路由器壳体的边缘连接区和芯片处理器弹性连接的电性接触区。由于热风整平的平坦性问题和有机涂覆助焊剂的清除问题,二十世纪九十年代化学镀镍/浸金使用很广;后来由于黑盘、脆的镍磷合金的出现,化学镀镍/浸金工艺的应用有所减少,不过目前几乎每个高技术的PCB厂都有化学镀镍/浸金线。考虑到除去铜锡金属间化合物时焊点会变脆,相对脆的镍锡金属间化合物处将出现很多的问题。因此,便携式电子产品(如手机)几乎都采用有机涂覆、浸银或浸锡形成的铜锡金属间化合物焊点,而采用化学镀镍/浸金形成按键区、接触区和EMI的屏蔽区。估计目前大约有10%-20%的PCB使用化学镀镍/浸金工艺。
         浸银比化学镀镍/浸金便宜,如果PCB有连接功能性要求和需要降低成本,浸银是一个好的选择;加上浸银良好的平坦度和接触性,那就更应该选择浸银工艺。在通信产品、汽车、电脑外设方面浸银应用的很多,在高速信号设计方面浸银也有所应用。由于浸银具有其它表面处理所无法匹敌的良好电性能,它也可用在高频信号中。EMS推荐使用浸银工艺是因为它易于组装和具有较好的可检查性。但是由于浸银存在诸如失去光泽、焊点空洞等缺陷使得其增长缓慢(但没有下降)。估计目前大约有10%-15%的PCB使用浸银工艺。
         锡被引入表面处理工艺是近十年的事情,该工艺的出现是生产自动化的要求的结果。浸锡在焊接处没有带入任何新元素,特别适用于通信用背板。在板子的储存期之外锡将失去可焊性,因而浸锡需要较好的储存条件。另外浸锡工艺中由于含有致癌物质而被限制使用。估计目前大约有5%-10%的PCB使用浸锡工艺。
        东莞市铭上电子科技公司致力于电子PCB焊接研究,提供高端的电子焊接,解决工厂焊接中的疑难杂症,解决线路板氧化不上锡,锡不扩散,元件氧化不上锡,密脚IC吃锡不饱满等。散热器焊接专用焊锡膏的开发与应用,积累了丰富的经验。鉴于散热器无铅焊接的复杂性,研发了多款性能优越助焊膏,选用不同中高低温无铅焊料,制备出适应不同散热器焊接工艺的专用焊锡膏。散热模组焊锡膏,散热器锡膏,低温锡膏,针对铜铝板焊接,不锈钢材质,鳍片焊接,热管对鳍片,铜铜焊接,热管对铜板,铜板对铝板等。可以满足高端散热模组焊接的多种特殊工艺需求。有多种合金选择,分高低温三大系列。可以满如不同板材制程的需求。广泛应用于电子行业多个领域。如:LED、连接器、分支分配器、高频头,高端散热器制造热管焊接等,广泛应用于滴涂注射工艺、SMT贴片印刷、特殊领域焊接。产品质量稳定可靠,通用性极佳。密脚IC QFN焊接锡膏 针对高难度焊接需求,解决爬锡性不佳,爬锡不饱满,实现良好焊接,直接提升工艺效率!产品
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