噴錫(Hot Air Solder Leveling,HASL熱風(fēng)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(fēng)整平時焊料和銅在結(jié)合處形成銅錫金屬化合物,其厚度大約有1~2mil。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)焊料,并能夠?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,熱風(fēng)整平分為垂直式和水平式兩種,一般水平式較好,其鍍層比較均勻,便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。
① HASL工藝的優(yōu)點是:價格較低,焊接性能佳。
② HASL工藝的缺點是:不適合用來焊接細(xì)間隙的引腳及過小的元器件,因為噴錫板的表面平整度較差,且在后續(xù)組裝過程中容易產(chǎn)生錫珠(Solder bead),對細(xì)間隙引腳(Fine pitch)元器件較易造成短路。
有機涂覆(OSP防氧化)
OSP不同于其它表面處理工藝之處為:它的作用是在銅和空氣間充當(dāng)阻隔層;簡單地說,OSP就是在潔凈的裸銅表面上,以化學(xué)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,用以保護(hù)銅表面于常態(tài)環(huán)境中不再繼續(xù)生銹(氧化或硫化等);同時又必須在后續(xù)的焊接高溫中,能很容易被助焊劑所迅速清除,以便焊接。
有機涂覆工藝簡單,成本低廉,使得其在業(yè)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,最新的分子主要是苯并咪唑。為了保證可以進(jìn)行多次回流焊,銅面上只有一層的有機涂覆層是不行的,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;接著第二層的有機涂覆分子與銅結(jié)合,直至二十甚至上百次的有機涂覆分子集結(jié)在銅面。
其一般流程為:脫脂-->微蝕-->酸洗-->純水清洗-->有機涂覆-->清洗,過程控制相對其他表明處理工藝較為容易。
化學(xué)鍍鎳/沉金
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(hù)PCB。不像OSP那樣僅作為防銹阻隔層,其能夠在PCB長期使用過程中有用并實現(xiàn)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(huán)境的忍耐性。
鍍鎳的原因是由于金和銅之間會相互擴散,而鎳層可以阻止其之間的擴散,如果沒有鎳層的阻隔,金將會在數(shù)小時內(nèi)擴散到銅中去。化學(xué)鍍鎳/沉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(xué)鍍鎳/浸金也可以阻止銅的溶解,這將有益于無鉛焊接。
其一般流程為:脫酸洗清潔-->微蝕-->預(yù)浸-->活化-->化學(xué)鍍鎳-->化學(xué)沉金;其過程中有6個化學(xué)槽,涉及到近百種化學(xué)品,過程比較復(fù)雜。
沉銀
沉銀工藝介于OSP和化學(xué)鍍鎳/沉金之間,工藝較簡單、快速。沉銀不是給PCB穿上厚厚的盔甲,即使暴露在熱、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,但會失去光澤。因為銀層下面沒有鎳,所以沉銀不具備化學(xué)鍍鎳/沉金所有的好的物理強度。
沉銀是置換反應(yīng),它幾乎是亞微米級的純銀涂覆。有時沉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%。
沉錫
由于所有焊料是以錫為基礎(chǔ)的,所錫層能與任何類型的焊料相匹配,從這一點來看,沉錫工藝極具發(fā)展前景。但以前的PCB經(jīng)沉錫工藝后易出現(xiàn)錫須,在焊接過程中錫須和錫遷移會帶來可靠性問題,因此限制了沉錫工藝的采用。后在沉錫溶液中加入了有機添加劑,使錫層結(jié)構(gòu)呈顆粒狀結(jié)構(gòu),克服了之前的問題,而且還具有好的熱穩(wěn)定性和可焊性
沉錫工藝可以形成平坦的銅錫金屬間化合物,這個特性使得沉錫具有和熱風(fēng)整平一樣的好的可焊性而沒有熱風(fēng)整平令人頭疼的平坦性問題;也沒有化學(xué)鍍鎳/沉金金屬間的擴散問題;只是沉錫板不可以存儲太久。
電鍍硬金
電鍍鎳金工藝需要先在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散,通常在PCB的金手指處就是用的就是此工藝。
化學(xué)鎳鈀金
化學(xué)鍍鈀主要過程是通過還原劑使鈀離子在催化的表面還原成鈀,新生的鈀可稱為推動反應(yīng)的催化劑,因而可得到任意厚度的鍍鈀層。其優(yōu)點有好焊接,表面平整,熱穩(wěn)定性好等。
現(xiàn)在在表面處理工藝中熱風(fēng)整平用的會比較多,熱風(fēng)整平工藝對于尺寸較大的元件和間距較大的導(dǎo)線而言,是非常好的,但是對于密度比較高的PCB不太實用,熱風(fēng)整平的平坦性會影響后續(xù)的組裝,所以一般HDI板不采用此工藝。
有機涂覆使用的范圍就比較廣了,由于價格比較便宜,在低密度和高密度的PCB當(dāng)中都有較廣泛的應(yīng)用,所以在表面連接功能性要求時有機涂覆時最理想的表面處理工藝。
化學(xué)鍍鎳通常應(yīng)用在連接功能性要求比較長的存儲板上面和我們的有機涂覆相反,一般在手機和路由器中都有應(yīng)用
最后沉銀通常時介于有機涂覆和化學(xué)鍍鎳之中的一種工藝,如果PCB對連接性功能有一定的要求,有需要降低成本那么侵銀通常時最優(yōu)的選擇。
再價格方面也是有顯著區(qū)別的,拿沉金和有機噴錫還有無鉛噴錫以及OSP工藝舉例,在其他條件相同的情況下沉金工藝一般比較貴的,依次是OSP,無鉛噴錫,有鉛噴錫價格最便宜
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