PCB厂讲PCB 常见表面处理优缺点及适用场合

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人气：536发布日期：2023-10-19 09:41【大中小】

PCB厂讲PCB在制作时都会附上一份加工工艺说明，其中很重要的一项就是注明PCB表面处理工艺。不同的PCB表面处理工艺对最终的报价会产生很大影响，那么我们就来了解下各表面处理的优缺点及其适用场所，以便选择最合理的表面处理方式，实现高性价比。

什么是PCB表面处理？

由于铜在空气中倾向于以氧化物的形式存在，严重影响PCB的可焊性和电气性能，因此需要对PCB进行表面处理。

PCB表面处理是指在PCB元器件和电气连接点上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。如果不对线路板进行表面处理，很容易形成假焊、虚焊，严重时会造成焊盘与元器件无法焊接。表面处理的目的就是保证PCB良好的可焊性或电气性能。

HDI线路板厂讲目前常见的表面处理方式有以下几种：

1、热风焊料整平（HASL/LF HASL）

适用场合：喷锡工艺曾经在PCB表面处理工艺中处于主导地位，尤其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。

最大优点：价格较低，焊接性能佳。在密度较高的PCB中，喷锡工艺的平坦性将影响后续的组装；故HDI板一般不采用喷锡工艺。

缺点：不适合用来焊接细间隙的引脚以及过小的元器件，因为喷锡板的表面平整度较差。在PCB加工中容易产生锡珠(solder bead)，对细间隙引脚(fine pitch)元器件较易造成短路。使用于双面SMT工艺时，因为第二面已经过了一次高温回流焊，极容易发生喷锡重新熔融而产生锡珠或类似水珠受重力影响成滴落的球状锡点，造成表面更不平整进而影响焊接问题。

做法：在PCB表面涂覆熔融锡铅焊料并用加热压缩空气整平（吹平）的工艺，使其形成一层既抗铜氧化又可提供良好的可焊性的涂覆层。热风整平时焊料和铜在结合处形成铜锡金属化合物，其厚度大约有1～2mil。

2、有机防氧化（OSP）

适用场合：估计目前约有25％-30％的PCB使用OSP工艺，该比例一直在上升（很可能OSP工艺现在已超过喷锡而居于第一位）。OSP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，OSP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，OSP工艺将是最理想的表面处理工艺。

最大优点：具有裸铜板焊接的所有优点，过期（三个月）的板子也可以重新做表面处理，但通常以一次为限。

缺点：容易受到酸及湿度影响。使用于二次回流焊时，需在一定时间内完成，通常第二次回流焊的效果会比较差。存放时间如果超过三个月就必须重新表面处理。打开包装后需在24小时内用完。 OSP为绝缘层，所以测试点必须加印锡膏以去除原来的OSP层才能接触针点作电性测试。

做法：在洁净的裸铜表面上，以化学的方法长出一层有机皮膜。这层膜具有防氧化，耐热冲击，耐湿性，用以保护铜表面于常态环境中不再继续生锈（氧化或硫化等）；同时又必须在后续的焊接高温中，能很容易被助焊剂所迅速清除，以便焊接。

3、化学沉镍金(ENIG)

适用场合：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。由于喷锡工艺的平坦性问题和OSP工艺助焊剂的清除问题，二十世纪九十年代沉金使用很广；后来由于黑盘、脆的镍磷合金的出现，沉金工艺的应用有所减少，不过目前几乎每个高技术的PCB厂都有沉金线。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OSP、沉银或沉锡形成的铜锡金属间化合物焊点，而采用沉金形成按键区、接触区和EMI的屏蔽区，即所谓的选择性沉金工艺。估计目前大约有10％-20％的PCB使用化学镀镍/浸金工艺。

优点：不易氧化，可长时间存放，表面平整，适合用于焊接细间隙引脚以及焊点较小的元器件。有按键PCB板的首选(如手机板)。可以重复多次过回流焊也不太会降低其可焊性。可以用来作为COB(Chip On Board)打线的基材。

缺点：成本较高，焊接强度较差，因为使用无电镀镍制程，容易有黑盘的问题产生。镍层会随着时间氧化，长期的可靠性是个问题。

做法：在铜面上包裹一层厚厚的，电性能良好的镍金合金并可以长期保护PCB。不像OSP那样仅作为防锈阻隔层，其能够在PCB长期使用过程中有用并实现良好的电性能。另外它也具有其它表面处理工艺所不具备的对环境的忍耐性。

4、化学沉银 (Immersion silver)

适用场合：沉银比沉金便宜，如果PCB有连接功能性要求和需要降低成本，沉银是一个好的选择；加上沉银良好的平坦度和接触性，那就更应该选择沉银工艺。在通信产品、汽车、电脑外设方面沉银应用得很多，在高速信号设计方面沉银也有所应用。由于沉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推荐使用沉银工艺是因为它易于组装和具有较好的可检查性。但是由于沉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使用沉银工艺。

特点：介于OSP和化学镀镍/浸金之间，工艺较简单、快速。暴露在热、湿和污染的环境中，仍能提供很好的电性能和保持良好的可焊性，但会失去光泽。因为银层下面没有镍，所以沉银不具备化学镀镍/浸金所有的好的物理强度。

5、电镀镍金(Electrolytic Nickel Gold;)

适用场合： PCB上用镀镍来作为贵金属和贱金属的衬底镀层，对某些单面印制板，用常用作面层。对于重负荷磨损的一些表面，如开关触点，触片或插头金，用镍来作为金的衬底镀层，可大大提高耐磨性。当用来作为阻挡层时，镍能有效地防止铜和其他金属之间的扩散。哑镍/金组合镀层常常用来作为抗蚀刻的金属镀层，而且能适应热压焊与钎焊的要求。唯独只有镍能作为含氨类蚀刻剂的抗蚀镀层，而不需热压焊又要求镀层光亮的PCB,通常采用光镍/金镀层。镍镀层厚度一般不低于2.5微米，通常采用4-5微米。

优点：可大大提高耐磨性，并有效地防止铜和其他金属之间的扩散。

缺点：颜色不够亮，卖相略逊色沉金。

做法：在PCB表面导体先电镀上一层镍之后再电镀上一层金，镀镍主要是防止金和铜之间的扩散。现在的电镀镍金有两类：镀软金（纯金，金表明看起来不亮）和镀硬金（表面平滑坚硬，耐磨，含有钴等其它元素，表面看起来较光亮）。软金主要用于芯片封装时打金线；硬金主要用在非焊接处的电性互连（如金手指）。