印刷电路板：如何选择表面处理？

为了防止铜的氧化并确保组件的良好可焊性，印刷电路的表面必须经过精加工步骤。这里是概述和一些提示，可帮助您为应用程序选择最佳的整理方法。

 焊料的质量取决于所用印刷电路和安装在表面上的电子组件的初始质量（关于焊接）。这种质量称为可焊性。通过金属化或任何其他工艺对印刷电路进行精加工的目的是保持母材的可焊性，并提供与焊点的最佳界面。

 如果您的应用程序具有RoHS豁免条款，允许您继续使用铅，则可以保留在PCB制造过程中用作蚀刻掩模的锡铅。回流后，SnPb具有良好的光洁度。

但是主要的表面光洁度仍然是热空气焊料整平（HASL）方法，该方法包括通过浸入熔融合金浴中然后在热空气中整平来选择性沉积锡铅。长期以来，这种可焊接的表面处理被认为是最坚固的，可实现连贯的装配。然而，面对不断增加的电路复杂性和组件密度，它却显示出其局限性。

替代涂层使用电解或浸没

随着2006年RoHS指令的实施，印刷电路中铅的消失导致表面处理方面出现了许多替代方案。这些一方面可以避免在整个过程中使用铅，另一方面可以实现薄涂层和更细的间距。

1、有机可焊性防腐剂（OSP）或有机钝化

我们将考虑的第一种方法是有机钝化，也称为OSP（有机可焊性防腐剂）。OSP是浸渍或喷涂选择性结合至铜并提供保护性有机金属层的水基有机化合物的过程。

好处

该过程简单且廉价；它不使用有毒材料，并且比其他过程消耗更少的能源；它产生非常平坦的表面，并确保在回流期间具有足够的润湿性。

缺点

 储存期短，剔除次数有限，组件的可靠性也不例外。

我们将研究的其他饰面是通过使用银，锡或金对铜表面进行金属化来完成的。该金属化可通过化学沉积或通过电解沉积来进行。应当指出的是，即使少量存在这些金属也会改变最终组装合金的性质。

2、热风整平或通过热风整平镀锡

热风整平是HASL的一种变体，它不使用铅：将事先用液体产品润湿的印刷电路板浸入液体锡铜浴中，然后干燥。用压缩空气去除多余的合金。

好处

 可焊性和润湿性良好，生产成本低。

缺点

平坦度不允许组装细间距的元件，并且锡扩散到铜中。

3、ENIG（化学镍/沉金）

ENIG（化学镀镍/沉金）工艺包括化学镀镍，然后浸入沉积非常薄的金层。镍可以保护铜，并且是零件要焊接到的表面。

它还可以防止铜扩散到金中，金的作用是在存储期间保护电路。该过程有两种变体：

-在某些情况下，可以在沉积节省焊料的清漆之后进行镍金的选择性沉积；

-在其他情况下，该沉积发生在所有外部铜上的备用清漆之前。

基准标准是IPC-4552 PCB的化学镀镍/沉金（ENIG）镀层规范。

ENIG非常适合多层或具有细间距组件的电路。它用于带有SMD插件的PCB。

好处

沉积物均匀且平坦，润湿性好，多次反射的可能性，保存期长。 

缺点 

高生产成本和浸入金（称为黑垫）之前与镍氧化有关的缺陷风险，在焊接BGA时会引起问题。

4、ENEPIG（化学镍/化学钯/浸金）

ENEPIG是源自ENIG的过程；钯的中间层可以避免镍在浸入金之前被氧化（这会产生称为黑垫的缺陷）。

基准标准是用于PCB的化学镍/化学钯/沉金（ENEPIG）电镀的IPC-4556 规范。

好处

该涂层可以完美地承受多次反射，可以保证良好的可焊性，并可以进行可靠的组装。它适用于铝布线，最重要的是，它可以控制金线的热超声焊接。

缺点

总体成本高，当钯层厚时，可焊性降低，并且润湿性不佳。

5、镀锡或化学锡

化学锡（镀锡）是通过化学位移反应直接施加到铜板上的沉积金属涂层。近年来，对该旧方法进行了修改，并且提高了表面处理的性能。基准标准是IPC-4554 PCB浸锡镀层规范。

化学锡正在卷土重来，并有望在短期内成为ENIG的首选替代表面处理剂。该表面处理与压配连接和小间距组件组装兼容。

好处

沉积物均匀且具有良好的润湿性，可能会发生多次反射；表面处理是压配连接器和底板的理想选择。

缺点

厚度难以控制；锡很容易氧化，会产生“晶须”，细丝会引起短路。储存期限为6个月。

6、镀银或化学银沉积

将电路浸入含有银盐的酸性溶液中可得到化学银的沉积物（镀银）。基准标准是IPC-4553 PCB浸银镀层规范。

好处

均匀沉积，良好的润湿性，是粘接银线的理想解决方案。

缺点

储存时间短，在硫或氧的存在下会氧化。

7、硬电解金或硬金工艺

最后，硬金（硬电解金）是一种电解工艺，其中在镍层上镀一层金。与ENIG工艺不同，可以通过改变电镀周期的持续时间来调整金层的厚度。

好处 

硬金非常耐用，通常用于高磨损区域，例如边缘连接器的手指和键盘。更一般地，当卡片的暴露表面受到摩擦时，使用这种表面处理。动触点，摩擦，插拔等

缺点

硬金由于成本高和可焊性较低，通常不应用于可焊接区域。

如何做出选择？

无论PCB电路板的类型和预期的规格如何，我们建议您考虑以下条件：

l 成本

l 成品的使用环境

l 步骤的技巧

l 有无铅

l 高频的可能性（用于射频应用）

l 储存时间

l 耐摔落和冲击

l 耐温度

l 生产的数量和速度。