捷配PCB表面处理工艺全解析

PCB表面处理工艺如何正确选择？

这是一个比较头痛的问题，尤其是对于刚成为工程师的新手来说，毕竟有多达7种的表面处理工艺：

1、喷锡（HASL）

2、沉锡（浸锡) （ImSn）

3、沉金 (ENIG)

4、有机可焊性防腐剂 (OSP）

5、沉银 (ImAg)

6、化学镀镍、化学镀钯浸金 (ENEPIG)

7、硬金（电解硬金）

以上这么多的表面处理种类怎么去与自己产品匹配？要想选择正确我想就必须要了解这7种表面处理的特点和特性，所以接下来我们就简单探讨下。

《七种表面处理全解析》

一、喷锡（HASL）

是业内最常用的表面处理方法之一。HASL分为两种，一种是含铅锡，一种是不含铅锡。HASL 也是可用的最便宜的 PCB 表面处理类型之一，为了形成 HASL 表面光洁度，将电路板浸入熔融焊料（锡/铅）中，然后焊料覆盖板上所有暴露的铜表面。离开熔化的焊料后，高压热空气通过气刀吹过表面，这会使焊料沉积物平整并从电路板表面去除多余的焊料。在这个过程中，需要掌握以下几个重要参数：焊接温度、风刀风温、风刀压力、浸焊时间、提升速度等。

二、沉锡（浸锡) （ImSn）

是一种通过化学置换反应沉积的金属饰面，直接施加在电路板的基础金属（即铜）上。在锡浸液中加入有机添加剂后，锡层结构呈颗粒状结构，克服了锡须和锡迁移带来的问题，同时还具有良好的热稳定性和可焊性。

浸锡工艺可以形成扁平的铜锡金属间化合物，使浸锡具有良好的可焊性，没有平整度问题和金属间化合物扩散问题。

此表面工艺的优点和缺点都比较突出，所以会导致它在实际应用方面会有较大的局限性。所以在选择使用时要根据自己产品的实际情况做出合理选择。

三、沉金 (ENIG)

ENIG（化学镀镍浸金）表面处理历来是最好的细间距（平坦）表面和无铅选项。

ENIG 是一个两步工艺，在一层薄薄的镍涂层上覆盖一层薄薄的金涂层。镍充当铜的屏障，并且是组件实际焊接到的表面，而金在储存期间保护镍。

ENIG 的处理流程如下：

清洗->蚀刻->催化剂->化学镀镍->沉金->清洗残渣

四、有机可焊性防腐剂 (OSP）

OSP（有机可焊性防腐剂）或抗锈蚀剂通常使用传送带工艺在暴露的铜上涂上一层非常薄的材料保护层，从而保护铜表面免受氧化。这层膜必须具有抗氧化、抗热震、防潮等特性，以保护铜表面在正常环境下不生锈（氧化或硫化等）。但在后续的高温焊接中，这层保护膜必须很容易被助焊剂快速去除，使裸露的干净铜面能立即与熔化的焊锡结合，在极短的时间内形成牢固的焊点。

OSP的流程是：脱脂->微蚀->酸洗->纯水清洗->有机涂层->清洗。

OSP工艺应用领域也较为广泛，但是最需要注意的是：要保证生产过程的连贯性，不然很容易造成表面焊盘的氧化（贴片完成后必须在24H内完成DIP焊接）。

五、沉银 (ImAg)

沉银是通过将铜 PCB 浸入银离子槽中而应用的非电解化学表面处理。它是具有 EMI 屏蔽的电路板的理想选择，也用于圆顶触点和引线键合。银的平均表面厚度为 5-18 微英寸。考虑到 RoHS 和 WEE 等现代环境问题，沉银比 HASL 和 ENIG 更环保。它也很受欢迎，因为它的成本低于 ENIG。

六、化学镀镍、化学镀钯浸金 (ENEPIG)

化学浸金镀层材料具有铜-镍-钯-金层结构，可直接引线键合到镀层。最后一层金非常薄，就像 ENIG 中的情况一样。金层很软，就像在 ENIG 中一样，因此过度的机械损伤或深度划痕可能会暴露钯层。与 ENIG 相比，ENEPIG 在镍和金之间有一层额外的钯层，进一步保护镍层免受腐蚀，防止 ENIG 饰面可能出现的黑垫。

七、硬金（电解硬金）

硬金，技术上称为硬电解金，由镀在镍涂层上的一层金组成。镀金的纯度将这种表面处理分为硬金（纯度 99.6%）或软金（纯度 99.9%），通常用于边缘连接器手指等高磨损区域。硬金电镀或电解金电镀在铜表面上的镍层上使用薄金覆盖。该工艺产生了非常耐用的金层，这使得硬镀金在 PCB 行业中非常普遍。尽管金的存在使该过程变得昂贵，但它为焊接提供了完美的表面。硬金是一种金合金，含有钴、镍或铁的络合物。在镀金和铜之间使用低应力镍。硬金不适合引线键合。

总结：如何选择 PCB 表面处理？

PCB 的表面处理选择是 PCB 制造最重要的步骤，因为它直接影响工艺产量、返工数量、现场故障率、测试能力、废品率和成本。

为了确保最终产品的高质量和性能，必须在表面光洁度选择中考虑所有关于装配的重要考虑因素：

焊盘平整度

如前所述，某些表面处理会导致表面不平整，这可能会影响性能、可焊性和其他因素。如果平整度是一个重要因素，要考虑具有薄而均匀层的表面光洁度。在这种情况下，合适的选项包括 ENIG、ENEPIG 和 OSP。

可焊性和润湿性

使用PCB时，可焊性始终是一个关键因素，OSP 和 ENEPIG 等特定表面处理已被证明会阻碍可焊性，而诸如 HASL 等其他表面处理则非常适合。

金线或铝线键合

如果你的PCB需要金线或铝线键合，可能仅限于 ENIG 和 ENEPIG。

储存条件

如前所述，某些表面处理（如 OSP）会使PCB 在处理时变得脆弱，而其他表面处理则提高了耐用性。在考虑存储和处理要求时应事先考虑，只有当可以满足无风险存储和处理要求时，才应使用使 PCB 变得脆弱的表面处理。

焊接周期

PCB 要焊接和返工多少次？许多表面处理都是返工的理想选择。然而，诸如浸锡之类的其他方法并不适合返工。

RoHS 合规性

在确定要使用的表面光洁度时，RoHS 合规性至关重要。通常，所有使用铅的表面处理都不适合 RoHS 合规性，应避免使用。根据上面对每种表面光洁度的介绍，一些属性是作为选择标准的最重要的元素。下表显示了每种表面光洁度具有和不具有的属性。根据 PCB 产品的具体要求和特性，你可以按照此表选择完美的表面光洁度选项。

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