常見PCB表面處理復合工藝分享

PCB表面處理復合工藝-沉金+OSP是一種常用于高端電子產品制造領域的工藝組合。這種復合工藝結合了沉金板和OSP（Organic Solderability Preservatives）工藝，以獲得更佳的綜合效果。

沉金板焊點的金屬間化合物（IMC）生長于鎳層上，而鎳錫間晶粒的機械強度稍弱于銅錫間晶粒的機械強度。沉金制程中，磷含量工藝的黑盤與高磷含量的金面不溶解的問題可能會出現，這是一個難以解決的問題。然而，沉金工藝仍然具有許多優點，例如平整的焊盤表面、金的抗氧化和低電阻率特性，以及較寬的制程窗口。

復合工藝的應用

為了兼顧機械強度和其他優點，智能手機制造業普遍采用復合型工藝，即沉金板+BGA區域焊盤采用OSP工藝。這種工藝使得BGA焊點直接生長于銅箔上，以確保其機械強度。復合型工藝制造流程相對復雜，起初應用于高端智能手機，逐漸被業界認可并流行于高端電子產品制造領域。

圖1. PCB表面處理復合工藝：蘋果手機主板；其中BGA焊盤為OSP工藝，其他區域焊盤表面處理ENIG

沉金工藝中的賈凡尼效應和金面不溶解問題

在使用沉金工藝后，金層表面的孔隙可能會暴露鎳層，這可能導致在腐蝕環境中發生賈凡尼效應（Galvanic Effect），從而使鎳溶解（金為陰極，鎳為陽極）。鎳的溶解會導致溶液中的銅離子同時還原并沉積在金表面上，導致金面皮膜的顏色變深，甚至出現金屬銅。一旦沉金后的表面存在銅，氧化后的銅會導致焊盤拒焊，從而出現金面不溶解的問題。這是需要注意的細節。

總之，化學鎳金板焊盤表面平整，適合密間距制程需求，可以烘烤和清洗，并具有較寬的制程窗口。金面可以用作接觸面或Wire bond基面，金的不易氧化變質的特性使沉金板具有良好的焊錫性能。

沉金工藝的常見不良情況

然而，化學鎳金板也存在一些常見的不良情況，包括沉金工藝控制異常導致的黑盤（焊接后掉件、焊點強度不足）、沉金工藝導致的金層夾雜有機物（拒焊、縮錫不良）、高磷含量工藝控制異常導致金層過薄（拒焊、縮焊，焊盤未呈金色）、PCB制程異常導致電鍍液殘留（拒焊、縮錫、異物污染）、沉金工藝控制不良導致鎳層氧化和污染（金層剝離、拒焊、縮錫）、沉金工藝控制異常導致鎳層開裂和與銅層分離（焊點可靠性異常）。這些問題需要在制程中進行關注和控制。