PCB板常見的表面工藝介紹

目前常見的處理工藝有：噴錫（Hot Air Solder Leveling，HASL熱風整平）、OSP（防氧化）、全板鍍鎳金、沉金、沉錫、沉銀、化學鎳鈀金、電鍍硬金等，下面我們就對這些處理工藝做一個詳細的介紹。

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。熱風整平時焊料和銅在結合處形成銅錫金屬化合物，其厚度大約有1～2mil。PCB進行熱風整平時要浸在熔融的焊料中，風刀在焊料凝固之前吹平液態焊料，并能夠將銅面上焊料的彎月狀最小化和阻止焊料橋接。熱風整平分為垂直式和水平式兩種，熱風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，便于實現自動化生產。

① HASL工藝的優點是：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，且在后續組裝過程中容易產生錫珠（Solder bead），對細間隙引腳（Fine pitch）元器件較易造成短路。

（有鉛噴錫）

（無鉛噴錫）

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阻隔層；簡單地說，OSP就是在潔凈的裸銅表面上，以化學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，用以保護銅表面于常態環境中不再繼續生銹（氧化或硫化等）；同時又必須在后續的焊接高溫中，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合，直至二十甚至上百次的有機涂覆分子集結在銅面。

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。

(OSP工藝)

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，金將會在數小時內擴散到銅中去。化學鍍鎳/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-->預浸-->活化-->化學鍍鎳-->化學沉金；其過程中有6個化學槽，涉及到近百種化學品，過程比較復雜。

（高TG沉金PCB電路板）

（鍍鎳工藝PCB）

沉銀是置換反應，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%。

（沉銀工藝PCB）

由于所有焊料是以錫為基礎的，所錫層能與任何類型的焊料相匹配，從這一點來看，沉錫工藝極具發展前景。但以前的PCB經沉錫工藝后易出現錫須，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，使錫層結構呈顆粒狀結構，克服了之前的問題，而且還具有好的熱穩定性和可焊性

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整平一樣的好的可焊性而沒有熱風整平令人頭疼的平坦性問題；也沒有化學鍍鎳/沉金金屬間的擴散問題；只是沉錫板不可以存儲太久。

（沉錫工藝PCB）

電鍍鎳金工藝需要先在PCB表面導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。

（鍍硬金PCB）

化學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的催化劑，因而可得到任意厚度的鍍鈀層。其優點有好焊接，表面平整，熱穩定性好等。

（鎳鈀金PCB）

現在在表面處理工藝中熱風整平用的會比較多，熱風整平工藝對于尺寸較大的元件和間距較大的導線而言，是非常好的，但是對于密度比較高的PCB不太實用，熱風整平的平坦性會影響后續的組裝，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當中都有較廣泛的應用，所以在表面連接功能性要求時有機涂覆是最理想的表面處理工藝。

化學鍍鎳通常應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用

最后沉銀通常是介于有機涂覆和化學鍍鎳之中的一種工藝，如果PCB對連接性功能有一定的要求，需要降低成本那么沉銀通常是最優的選擇。

在價格方面也是有顯著區別的，拿沉金和有鉛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