PCB各種表面處理優劣對比

發表時間:2018-03-30 15:20:50 人氣:753

熱風焊料平整

HASL是工業中用到的主要的有鉛表面處理工藝。工藝由將電路板沉浸到鉛錫合金中形成,過多的焊料被“風刀”去除,所謂的風刀就是在板子表面吹的熱風。對于PCA工藝,HASL具有很多的優勢:它是最便宜的PCB,而且通過多次回流焊、清洗和存儲后表面層還可以焊接。對于ICT而言,HASL也提供了焊料自動覆蓋測試焊盤和過孔的工藝。然而,與現有的替代方法相比,HASL表面的平整性或者同面性很差?,F在出現了一些無鉛的HASL替代工藝,由于具有HASL的自然而然的替代的特性而越來越普及。多年來HASL應用的效果不錯,但是隨著“環?!本G色工藝要求的出現,這種工藝存在的日子屈指可數。除了無鉛的問題,越來越高的板子復雜性和更精細的間距已經使HASL工藝暴露出很多的局限性。

優勢:最低成本PCB表面工藝,在整個制造過程中保持可焊接性,對ICT無負面的影響。

劣勢:通常使用含鉛工藝,含鉛工藝現在受到限制,最終將在2007年前消除。對于精細引腳間距(<0.64mm)的情況,可能導致焊料的橋接和厚度問題。表面不平整會導致在組裝工藝中的同面性問題。

有機焊料防護劑

有機焊料防護劑(OSP)用來在PCB的銅表面上產生薄的、均勻一致的保護層。這種覆層在存儲和組裝操作中保護電路不被氧化。這種工藝已經存在很久了,但是直到最近隨著尋求無鉛技術和精細間距解決方案才獲得普及。

就同面性和可焊接性而言,OSP相對于HASL在PCA組裝上具有更好的性能,但是要求對焊劑的類型和熱循環的次數進行重大的工藝改變。因為其酸性特征會降低OSP性能,使銅容易氧化,因此需要仔細處理。裝配者更喜歡處理更具柔韌性和能承受更多熱循環周期的金屬表面。

采用OSP表面處理,如果測試點沒有被焊接處理,將導致在ICT出現針床夾具的接觸問題。僅僅改以采用更鋒利的探針類型來穿過OSP層將只會導致損壞并戳穿PCA測試過孔或者測試焊盤。研究表明改用更高的探測作用力或者改變探針類型對良率影響很小。未處理的銅具有比有鉛焊接高一個數量級的屈服強度,唯一的結果是將損壞裸露的銅測試焊盤。所有的可測試性指導方針都強烈建議不直接對裸露的銅進行探測。當使用OSP時,需要對ICT階段定義一套OSP規則。最重要的規則要求在PCB工藝的開始打開版膜(Stencil),以允許焊膏能加到ICT需要接觸的那些測試焊盤和過孔上。

優點:在單位成本上與HASL具有可比性、好的共面性、無鉛工藝、改善的可焊性。

缺點:組裝工藝需要進行大的改變,如果探測未加工的銅表面會不利于ICT,過尖的ICT探針可能損壞PCB,需要手動的防范處理,限制ICT測試和減少了測試的可重復性。

無電鍍鎳金沉浸

無電鍍鎳金沉浸(ENIG)這種敷層在很多的電路板上得到成功應用,盡管它具有較高的單位成本,但它具有平整的表面和出色的可焊接性。主要的缺點是無電鍍鎳層很脆弱,已經發現在機械壓力下破裂的情況。這在工業上稱為“黑塊”或者“泥裂”,這導致了ENIG的一些負面報道。

優點:良好的可焊接性,平整的表面、長的儲存壽命、可以承受多次的回流焊。

缺點:高成本(大約為HASL的5倍)、“黑塊”問題、制造工藝使用了氰化物和其他一些有害的化學物質。

銀沉浸

銀沉浸是對PCB表面處理的一種最新增加的方法。主要用在亞洲地區,在北美和歐洲正在獲得推廣。

在焊接過程中,銀層融化到焊接點中,在銅層上留下一種錫/鉛/銀合金,這種合金為BGA封裝提供了非??煽康暮附狱c。其對比色使其很容易被檢查到,它也是HASL在焊接處理上的自然替代方案。

銀沉浸是一種具有非常好發展前景的表面加工工藝,但和所有新的表面工藝技術一樣,終端用戶對此非常保守。很多的制造商將這種工藝作為一種“正在考察”的工藝,但是它很可能成為最好的無鉛表面工藝選擇。

優點:好的可焊接性、表面平整、HASL沉浸的自然替代。

缺點:終端用戶的保守態度意味著行業內缺少相關的信息。

錫沉浸

這是一種較新的表面處理工藝,與銀沉浸工藝具有很多相似的特性。然而,由于要對PCB制造過程中錫沉浸工藝使用的硫脲(可能是一種致癌物)加以防范,所以有重大的健康和安全問題需要考慮。此外,還要關注錫遷移(“錫毛刺”效應),盡管抗遷移化學制劑在控制這種問題上能獲得一定的效果。

優點:良好的可焊接性、表面平整、相對低的成本。

缺點:健康和安全問題、熱循環周期的次數有限。



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