PCB表面處理工藝

1、涂鵬飛 PCB（Printed Circuit Board），中文名稱為印制線路板，簡稱印制板，是電子工業(yè)的重要部件之一。幾乎每種電子設(shè)備，小到電子手表、計算器，大到計算機(jī)，通訊電子設(shè)備，軍用武器系統(tǒng)，只要有集成電路等電子元器件，為了它們之間的電氣互連，都要使用印制板。在較大型的電子產(chǎn)品研究過程中，最基本的成功因素是該產(chǎn)品的印制板的設(shè)計、文件編制和制造。印制板的設(shè)計和制造質(zhì)量直接影響到整個產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，甚至導(dǎo)致商業(yè)競爭的成敗。 因銅在空氣中很容易氧化，銅的氧化層對焊接有很大的威害，很容易形成假焊、虛焊，嚴(yán)重者元件和焊盤與元器件無法焊接，正因如此，會在焊盤表面涂（鍍）覆一層物質(zhì)，確保焊盤不被

2、氧化。熱風(fēng)整平（噴錫）有機(jī)涂覆化學(xué)鍍鎳/浸金浸銀浸錫 熱風(fēng)整平又名熱風(fēng)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（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(fēng)整平時焊料和銅在結(jié)合處形成銅錫金屬間化合物。保護(hù)銅面的焊料厚度大約有1-2mm。 PCB進(jìn)行熱風(fēng)整平時要浸在熔融的焊料中；風(fēng)刀在焊料凝固之前吹平液態(tài)的焊料；風(fēng)刀能夠?qū)~面上焊料的彎月狀最小化和阻止焊料橋接。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，可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。 流程：微蝕-水洗-涂耐高溫助焊劑-噴錫-水洗。 過程：PCB噴錫時，浸在熔融的無鉛焊

3、料中（約270），快速提起PCB，熱風(fēng)刀（溫度265-270）從板子的前后吹平液態(tài)焊料，使銅面上的彎月形焊料變平，并防止焊料橋搭。 特點：涂覆層不夠平坦，主要適用于寬線，大焊盤板子，HDI板通常不采用，對覆銅板耐熱性要求高。噴錫制程比較臟，有異味，高溫下操作，危險。其使用受到一定的限制。噴錫板的焊盤表面呈現(xiàn)明顯的銀白色，與原錫、熔化的錫顏色一致。 有機(jī)涂覆工藝不同于其他表面處理工藝，它是在銅和空氣間充當(dāng)阻隔層；有機(jī)涂覆工藝簡單、成本低廉，這使得它能夠在業(yè)界廣泛使用。早期的有機(jī)涂覆的分子是起防銹作用的咪唑和苯并三唑，最新的分子主要是苯并咪唑，它是化學(xué)鍵合氮功能團(tuán)到PCB上的銅。在后續(xù)的焊接過程中

4、，如果銅面上只有一層的有機(jī)涂覆層是不行的，必須有很多層。這就是為什么化學(xué)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(jī)涂覆分子與銅結(jié)合，直至二十甚至上百次的有機(jī)涂覆分子集結(jié)在銅面，這樣可以保證進(jìn)行多次回流焊。試驗表明：最新的有機(jī)涂覆工藝能夠在多次無鉛焊接過程中保持良好的性能。 流程：除油-微蝕-酸洗-純水洗-OSP-清洗-吹干。 原理：在銅表面上形成一層有機(jī)膜，牢固地保護(hù)著新鮮銅表面，并在高溫下也能防氧化和污染。OSP厚度0.1-0.2微米，或0.2-0.5微米。 特點：工藝簡單，成本低廉，既可用在低技術(shù)含量的PCB上，也可用在高密度芯片封裝基板上。是最有前途的表面涂覆

5、工藝。 A、呈透明狀，與原銅箔表面顏色接近，銅箔表面有“油膩”光澤，反光； B、才做出來的有粘性，用手指觸摸會粘手（像觸摸到不干膠），因揮發(fā)性強(qiáng)，時間長了粘性會下降，直致失去粘性而失效。 化學(xué)鍍鎳/浸金工藝不像有機(jī)涂覆那樣簡單，化學(xué)鍍鎳/浸金好像給PCB穿上厚厚的盔甲；另外化學(xué)鍍鎳/浸金工藝也不像有機(jī)涂覆作為防銹阻隔層，它能夠在PCB長期使用過程中有用并實現(xiàn)良好的電性能。因此，化學(xué)鍍鎳/浸金是在銅面上包裹一層厚厚的、電性良好的鎳金合金，這可以長期保護(hù)PCB；另外它也具有其它表面處理工藝所不具備的對環(huán)境的忍耐性。鍍鎳的原因是由于金和銅間會相互擴(kuò)散，而鎳層能夠阻止金和銅間的擴(kuò)散；如果沒有鎳層，金將

6、會在數(shù)小時內(nèi)擴(kuò)散到銅中去?；瘜W(xué)鍍鎳/浸金的另一個好處是鎳的強(qiáng)度，僅僅5微米厚度的鎳就可以限制高溫下Z方向的膨脹。此外化學(xué)鍍鎳/浸金也可以阻止銅的溶解，這將有益于無鉛組裝。流程：除油（脫脂）-微蝕-活化-化學(xué)鎳-化學(xué)金-清 洗。特點：化學(xué)鍍Ni/Au鍍層厚度均勻，共面性好，可焊接 性好，優(yōu)良的耐腐蝕性，耐磨性。廣泛應(yīng)用于手 電、電腦等領(lǐng)域。鎳層厚度3-5微米，目的防銅-金界面之間互相擴(kuò)散，保證焊點可靠焊牢。化學(xué)Ni/Au已迅速取代電鍍Ni/Au?；瘜W(xué)鎳是工藝關(guān)鍵，又是最大難點?；饘油ǔ?.05-0.15微米。焊盤表面呈明顯的“金黃色”，刮開線路的阻焊綠油，線路表面呈現(xiàn)出與銅面一致的顏色。 浸

7、銀工藝介于有機(jī)涂覆和化學(xué)鍍鎳/浸金之間，工藝比較簡單、快速；不像化學(xué)鍍鎳/浸金那樣復(fù)雜，也不是給PCB穿上一層厚厚的盔甲，但是它仍然能夠提供好的電性能。銀是金的小兄弟，即使暴露在熱、濕和污染的環(huán)境中，銀仍然能夠保持良好的可焊性，但會失去光澤。浸銀不具備化學(xué)鍍鎳/浸金所具有的好的物理強(qiáng)度因為銀層下面沒有鎳。另外浸銀有好的儲存性，浸銀后放幾年組裝也不會有大的問題。 浸銀是置換反應(yīng)，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(jī)物，主要是防止銀腐蝕和消除銀遷移問題；一般很難測量出來這一薄層有機(jī)物，分析表明有機(jī)體的重量少于1。流程：除油（脫脂）-微蝕-酸洗-純水洗-沉銀-清洗。特點：工藝簡單

8、，快捷，成本不高。 沉Ag液含一些有機(jī)物，防銀層變色，銀遷移。 鍍層厚度0.1-0.5微米（通常0.1-0.2微米）焊接性能優(yōu)良。 銀層在組裝時具有好的可檢查性（銀白色）。注意問題： 浸Ag生產(chǎn)線上全線用水為純水。防銀層變黃發(fā)黑。（自來水中有氯離子，Ag+Cl AgCl，生成白色沉淀） 銀與空氣中的硫易結(jié)合，形成硫化銀，黃色或黑色。 防銀離子遷移，已沉銀板子不得存放在潮濕的環(huán)境中。PCB浸銀 由于目前所有的焊料都是以錫為基礎(chǔ)的，所以錫層能與任何類型的焊料相匹配。從這一點來看，浸錫工藝極具有發(fā)展前景。但是以前的PCB經(jīng)浸錫工藝后出現(xiàn)錫須，在焊接過程中錫須和錫遷徙會帶來可靠性問題，因此浸錫工藝的采用受到限制。后來在浸錫溶液中加入了有機(jī)添加劑，可使得錫層結(jié)構(gòu)呈顆粒狀結(jié)構(gòu)，克服了以前的問題，而且還具有好的熱穩(wěn)定性和可焊性。 浸錫工藝可以形成平坦的銅錫金屬間化合物，這個特性使得浸錫具有和熱風(fēng)整平一樣的好的可焊性而沒有熱風(fēng)整平令人頭痛的平坦性問題；浸錫也沒有化學(xué)鍍鎳/浸金金屬間的擴(kuò)散問題銅錫金屬間化合物能夠穩(wěn)固的結(jié)合在一起。浸錫板不可存儲太久，組裝時必須根據(jù)浸錫的先后順序進(jìn)行。流程：除油-微蝕-酸洗-純水洗-沉錫-清洗。特點：由于目前所有焊料都是以錫為主體的，所以錫層能與任何種類 焊料相兼容。從這個角度