PCB各种常见表面处理工艺

PCB各種常見表面處理工藝電鍍鎳金(Electrolyticgold)其實電鍍金本身就可以分為硬金及軟金喔。因為電鍍硬金為合金，所以硬度比較硬，適合用在需要受力摩擦的地方，在電子業，一般用來作為PCB的板邊接觸點（俗稱金手指）；而軟金一般則用於COB（ChipOnBoard）上面打鋁線，或是手機按鍵的接觸面，近來則大量運用在BGA載板的兩面。想瞭解硬金及軟金的由來，最好可以先稍微瞭解一下電鍍的流程，先不談前面的酸洗過程。電鍍的目的，基本上是要將金電鍍於電路板的銅皮上，可是金無法直接與銅起反應，所以要先電鍍一層「鎳」，然後再把金鍍到鎳的上面，所以我們一般所謂的電鍍金，其實際名稱叫做「電鍍鎳金」。而硬金及軟金的區別，就是最後鍍上去的這層金的成份，鍍金的時候可以選擇電鍍純金或是合金，因為純金的硬度較軟，所以也就稱之為「軟金」，因為金和鋁可以行程良好的合金，所以COB打線的時候就會特別要求這層金的厚度。另外，如果選擇電鍍金鎳合金或是金鈷合金，因為合金比純金來得硬，所以也就稱之為「硬金」。軟金：酸洗→電鍍鎳→電鍍純金硬金：酸洗→電鍍鎳→預鍍金→電鍍金鎳或金錮合金化金現在的化金，大多是用來稱呼這種ENIG(ElectrolessNickleImmersionGold，化鎳浸金)的表面處理方法。其優點是不需要使用電鍍的方法就可以把鎳及金附著於同皮之上，而且其表面也比電鍍金來得平整，這對日趨縮小的電子零件與要求平整度的元件尤其重要。由於ENIG使用化學方法製作出表面金層的效果，所以其金層的最大厚度無法達到如電鍍金一樣的厚度，而且越往底下的含金量會越少。因為ENIG的鍍金層屬於純金，所以它也經常被歸類為「軟金」，也且也有人拿它來作為COB打鋁線，但必須嚴格要求其金層厚度至少要高於3～5microinches(μ”)，超過5microinches的金層就很難達到了，太薄的金層將會影響到鋁線的附著力；而一般的電鍍金則可以輕鬆的達到15microinches(μ”)以上。但是價錢也隨著金層的厚度而增加。閃金(FlashGold)「閃金」一詞源自於Flash，意思就是快速鍍金，其實它就是電鍍硬金的「預鍍金」道程序，使用較大的電流與含金較溶的液稀，先在鎳層的表現形成一層密度較細緻，但非常薄的金層，以利後續電鍍金鎳或金鈷合金進行。因為少了後面的電鍍金程序，所以其成本較真正的電鍍金來得便宜許多。但也因為其金層非常地薄，無法有效的覆蓋住底下的鎳層，容易導致氧化，可焊性非常不好。以目前眾多電路板表面處理方法來看，電鍍鎳金的費用相較於其他的表面處理方法（如ENIG、OSP）相對來得高，所以現在較少被採用，除非特殊用途，比如說聯接器的插件處理，以及有滑動式接觸元件的需求(金手指)等，就目前的電路板表面處理技術而言，電鍍鎳金的鍍層具有良好的抗摩擦能力以及優異的抗氧化能力還是無人能比。熱風整平(HAL)也称为热风焊锡整平(HASLHotairsolderlevel)或无铅喷锡,它是在PCB表面涂覆熔融锡铅焊料并用加热压缩空气整（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间化合物。保护铜面的焊料厚度大约有1-2mil。PCB进行热风整平时要浸在熔融的焊料中；风刀在焊料凝固之前吹平液态的焊料；风刀能够将铜面上焊料的弯月状最小化和阻止焊料桥接。热风整平分为垂直式和水平式两种，一般认为水平式较好，主要是水平式热风整平镀层比较均匀，可实现自动化生产。热风整平工艺的一般流程为：微蚀→预热→涂覆助焊剂→喷锡→清洗。OSP(OrganicSolderabilityPreservatives)OSP是印刷电路板(PCB)铜箔表面处理的符合RoHS指令要求的一种工艺。中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux。简单地说，OSP就是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）；但在后续的焊接高温中，此种保护膜又必须很容易被助焊剂所迅速清除，如此方可使露出的干净铜表面得以在极短的时间内与熔融焊锡立即结合成为牢固。化学沉锡(ImmersionTin)由于目前所有焊料都是以锡为主体的，所以锡层能与任何种类焊料相兼容。从这个角度看，沉锡在PCB表面涂覆几个品种比较中有很好的发展前景。厚度1.0±0.2微米。缺陷是经不起多次焊接，一次焊接后形成的界面化合物会变成不可焊表面。会产生锡须，影响可靠性。，因此浸锡工艺的采用受到限制。后来在浸锡溶液中加入了有机添加剂，可使得锡层结构呈颗粒状结构，克服了以前的问题，而且还具有好的热稳定性和可焊性。化学沉银(Immersionsilver)浸银工艺介于有机涂覆和化学镀镍/浸金之间，工艺比较简单、快速；不像化学镀镍/浸金那样复杂，也不是给PCB穿上一层厚厚的盔甲，但是它仍然能够提供好的电性能。银是金的小兄弟，即使暴露在热、湿和污染的环境中，银仍然能够保持良好的可焊性，但会失去光泽。浸银不具备化学镀镍/浸金所具有的好的物理强度因为银层下面没有镍。