為了防止銅的氧化并確保組件的良好可焊性,印刷電路的表面必須經過精加工步驟。這里是概述和一些提示,可幫助您為應用程序選擇最佳的整理方法。
焊料的質量取決于所用印刷電路和安裝在表面上的電子組件的初始質量(關于焊接)。這種質量稱為可焊性。通過金屬化或任何其他工藝對印刷電路進行精加工的目的是保持母材的可焊性,并提供與焊點的最佳界面。
如果您的應用程序具有RoHS豁免條款,允許您繼續使用鉛,則可以保留在PCB制造過程中用作蝕刻掩模的錫鉛。回流后,SnPb具有良好的光潔度。
但是主要的表面光潔度仍然是熱空氣焊料整平(HASL)方法,該方法包括通過浸入熔融合金浴中然后在熱空氣中整平來選擇性沉積錫鉛。長期以來,這種可焊接的表面處理被認為是最堅固的,可實現連貫的裝配。然而,面對不斷增加的電路復雜性和組件密度,它卻顯示出其局限性。
替代涂層使用電解或浸沒
隨著2006年RoHS指令的實施,印刷電路中鉛的消失導致表面處理方面出現了許多替代方案。這些一方面可以避免在整個過程中使用鉛,另一方面可以實現薄涂層和更細的間距。
1、有機可焊性防腐劑(OSP)或有機鈍化
我們將考慮的第一種方法是有機鈍化,也稱為OSP(有機可焊性防腐劑)。OSP是浸漬或噴涂選擇性結合至銅并提供保護性有機金屬層的水基有機化合物的過程。
好處
該過程簡單且廉價;它不使用有毒材料,并且比其他過程消耗更少的能源;它產生非常平坦的表面,并確保在回流期間具有足夠的潤濕性。
缺點
儲存期短,剔除次數有限,組件的可靠性也不例外。
我們將研究的其他飾面是通過使用銀,錫或金對銅表面進行金屬化來完成的。該金屬化可通過化學沉積或通過電解沉積來進行。應當指出的是,即使少量存在這些金屬也會改變最終組裝合金的性質。
2、熱風整平或通過熱風整平鍍錫
熱風整平是HASL的一種變體,它不使用鉛:將事先用液體產品潤濕的印刷電路板浸入液體錫銅浴中,然后干燥。用壓縮空氣去除多余的合金。
好處
可焊性和潤濕性良好,生產成本低。
缺點
平坦度不允許組裝細間距的元件,并且錫擴散到銅中。
3、ENIG(化學鎳/沉金)
ENIG(化學鍍鎳/沉金)工藝包括化學鍍鎳,然后浸入沉積非常薄的金層。鎳可以保護銅,并且是零件要焊接到的表面。
它還可以防止銅擴散到金中,金的作用是在存儲期間保護電路。該過程有兩種變體:
-在某些情況下,可以在沉積節省焊料的清漆之后進行鎳金的選擇性沉積;
-在其他情況下,該沉積發生在所有外部銅上的備用清漆之前。
基準標準是IPC-4552PCB的化學鍍鎳/沉金(ENIG)鍍層規范。
ENIG非常適合多層或具有細間距組件的電路。它用于帶有SMD插件的PCB。
好處
沉積物均勻且平坦,潤濕性好,多次反射的可能性,保存期長。
缺點
高生產成本和浸入金(稱為黑墊)之前與鎳氧化有關的缺陷風險,在焊接BGA時會引起問題。
4、ENEPIG(化學鎳/化學鈀/浸金)
ENEPIG是源自ENIG的過程;鈀的中間層可以避免鎳在浸入金之前被氧化(這會產生稱為黑墊的缺陷)。
基準標準是用于PCB的化學鎳/化學鈀/沉金(ENEPIG)電鍍的IPC-4556規范。
好處
該涂層可以完美地承受多次反射,可以保證良好的可焊性,并可以進行可靠的組裝。它適用于鋁布線,最重要的是,它可以控制金線的熱超聲焊接。
缺點
總體成本高,當鈀層厚時,可焊性降低,并且潤濕性不佳。
5、鍍錫或化學錫
化學錫(鍍錫)是通過化學位移反應直接施加到銅板上的沉積金屬涂層。近年來,對該舊方法進行了修改,并且提高了表面處理的性能。基準標準是IPC-4554PCB浸錫鍍層規范。
化學錫正在卷土重來,并有望在短期內成為ENIG的首選替代表面處理劑。該表面處理與壓配連接和小間距組件組裝兼容。
好處
沉積物均勻且具有良好的潤濕性,可能會發生多次反射;表面處理是壓配連接器和底板的理想選擇。
缺點
厚度難以控制;錫很容易氧化,會產生“晶須”,細絲會引起短路。儲存期限為6個月。
6、鍍銀或化學銀沉積
將電路浸入含有銀鹽的酸性溶液中可得到化學銀的沉積物(鍍銀)。基準標準是IPC-4553PCB浸銀鍍層規范。
好處
均勻沉積,良好的潤濕性,是粘接銀線的理想解決方案。
缺點
儲存時間短,在硫或氧的存在下會氧化。
7、硬電解金或硬金工藝
最后,硬金(硬電解金)是一種電解工藝,其中在鎳層上鍍一層金。與ENIG工藝不同,可以通過改變電鍍周期的持續時間來調整金層的厚度。
好處
硬金非常耐用,通常用于高磨損區域,例如邊緣連接器的手指和鍵盤。更一般地,當卡片的暴露表面受到摩擦時,使用這種表面處理。動觸點,摩擦,插拔等
缺點
硬金由于成本高和可焊性較低,通常不應用于可焊接區域。
如何做出選擇?
無論PCB電路板的類型和預期的規格如何,我們建議您考慮以下條件:
l成本
l成品的使用環境
l步驟的技巧
l有無鉛
l高頻的可能性(用于射頻應用)
l儲存時間
l耐摔落和沖擊
l耐溫度
l生產的數量和速度。
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