PCB表面处理方式ppt课件

1 表面处理方式讨论学习 2 常见的表面工艺大致分为有铅与无铅工艺 有铅的有 有铅喷锡 HASL 无铅的有 无铅喷锡 有机可焊性保护 OSP 化镍浸金 ENIG 化镍钯浸金 ENEPIG 浸银 Immersionsilver 等注 一般国内的说法是沉金 沉银 沉锡 后面大家可以置换一下哈 3 各类型板对应的表面处理方式 SMT 根据客户要求来定 有金手指的板卡 选择性镀金 金手指等非焊接的是硬金 亮度比较好 但不方便焊接 按键板 沉金或者镀金工艺 我司使用镀金的比较少 由于在研发阶段 为了降低成本采用沉金工艺的居多 沉金的金面不耐磨是软金 而镀金的金面耐磨是硬金 在外观上镀金的表面会比沉金光亮 4 各表面处理方式的应用及局限性 HASL在穿孔器件占主导地位的场合 波峰焊是最好的焊接方法 采用热风整平 HASL Hot airsolderleveling 表面处理技术足以满足波峰焊的工艺要求 当然对于结点强度 尤其是接触式连接 要求较高的场合 多采用电镀镍 金的方法 HASL是在世界范围内主要应用的表面处理技术 但是有三个主要动力推动着电子工业不得不考虑HASL的替代技术 成本 新的工艺需求和无铅化需要 5 HASL特点 优点 成本低缺点 1 HASL技术处理过的焊盘不够平整 共面性不能满足细间距焊盘的工艺要求 2 铅对环境的影响 6 OSP 有机可焊性保护层 OSP 故名思意 有机可焊性保护层 OSP Organicsolderabilitypreservative 是一种有机涂层 用来防止铜在焊接以前氧化 也就是保护PCB焊盘的可焊性不受破坏 目前广泛使用的两种OSP都属于含氮有机化合物 即连三氮茚 Benzotriazoles 和咪唑有机结晶碱 Imidazoles 它们都能够很好的附着在裸铜表面 而且都很专一 只情有独钟于铜 而不会吸附在绝缘涂层上 比如阻焊膜 连三氮茚会在铜表面形成一层分子薄膜 在组装过程中 当达到一定的温度时 这层薄膜将被熔掉 尤其是在回流焊过程中 OSP比较容易挥发掉 咪唑有机结晶碱在铜表面形成的保护薄膜比连三氮茚更厚 在组装过程中可以承受更多的热量周期的冲击 7 OSP特点 优点 OSP不存在铅污染问题 所以环保 缺点 1 由于OSP透明无色 所以检查起来比较困难 很难辨别PCB是否涂过OSP 2 OSP本身是绝缘的 它不导电 会影响电气测试 因为OSP不导电 所以在这种表面处理时 ICT要开纲网 OSP更无法用来作为处理电气接触表面 比如按键的键盘表面 3 OSP在焊接过程中 需要更加强劲的Flux 否则消除不了保护膜 从而导致焊接缺陷 4 在存储过程中 OSP表面不能接触到酸性物质 温度不能太高 否则OSP会挥发掉 不能存放长时间 8 ENIG 化镍浸金 ENIG 通过化学方法在铜表面镀上Ni Au 内层Ni的沉积厚度一般为120 240 in 约3 6 m 外层Au的沉积厚度比较薄 一般为2 4 inch 0 05 0 1 m Ni在焊锡和铜之间形成阻隔层 焊接时 外面的Au会迅速融解在焊锡里面 焊锡与Ni形成Ni Sn金属间化合物 外面镀金是为了防止在存储期间Ni氧化或者钝化 所以金镀层要足够密 厚度不能太薄 9 ENIG特点 优点 1 ENIG处理过的PCB表面非常平整 共面性很好 用于按键接触面非他莫属 2 ENIG可焊性极佳 金会迅速融入熔化的焊锡里面 从而露出新鲜的Ni 缺点 ENIG的工艺过程比较复杂 而且如果要达到很好的效果 必须严格控制工艺参数 最为麻烦的是 ENIG处理过的PCB表面在ENIG或焊接过程中很容易产生黑盘效应 Blackpad 从而给焊点的可靠性带来灾难性的影响 黑盘的产生机理非常复杂 它发生在Ni与金的交接面 直接表现为Ni过度氧化 金过多 会使焊点脆化 影响可靠性 10 ENEPIG 化镍钯浸金 ENEPIG ENEPIG与ENIG相比 在镍和金之间多了一层钯 Ni的沉积厚度为120 240 in 约3 6 m 钯的厚度为4 20 in 约0 1 0 5 m 金的厚度为1 4 in 约0 02 0 1 m 钯可以防止出现置换反应导致的腐蚀现象 为浸金作好充分准备 金则紧密的覆盖在钯上面 提供良好的接触面 11 ENEPIG特点 应用 化镍钯浸金的应用非常广泛 可以替代化镍浸金 在焊接过程中 钯和金都会融解到熔化的焊锡里面 从而形成镍 锡金属间化合物 局限性 化镍钯浸金虽然有很多优点 但是钯的价格很贵 同时钯是一种短缺资源 主要出产在前苏联 同时与化镍浸金一样 控制要求其工艺很严 12 浸银 浸银 Immersionsilver 通过浸银工艺处理 薄 5 15 in 约0 1 0 4 m 而密的银沉积提供一层有机保护膜 铜表面在银的密封下 大大延长了寿命 浸银的表面很平 而且可焊性很好 13 浸银特点 应用 浸银焊接面可焊性很好 在焊接过程中银会融解到熔化的锡膏里 和HASL和OSP一样在焊接表面形成Cu Sn金属间化合物 浸银表面共面性很好 同时不像OSP那样存在导电方面的障碍 但是在作为接触表面 如按键面 时 其强度没有金好 局限性 浸银的一个让人无法忽略的问题是银的电子迁移问题 当暴露在潮湿的环境下时 银会在电压的作用下产生电子迁移 通过向银内添加有机成分可以降低电子迁移的发生 14 浸锡 浸锡由于两个原因才采用了浸锡工艺 其一是浸锡表面很平 共面性很好 其二是浸锡无铅 但是在浸锡过程中容易产生Cu Sn金属间化合物 Cu Sn金属间化合物可焊性很差 如果采用浸锡工艺 必须克服两障碍 颗粒大小和Cu Sn金属间化合物的产生 浸锡颗粒必须足够小 而且要无孔 锡的沉积厚度不低于40 in 1 0 m 是比较合理的 这样才能提供一个纯锡表面 以满足可焊性要求 15 浸锡特点 优缺点 浸锡的最大弱点是寿命短 尤其是存放于高温高湿的环境下时 Cu Sn