八种 PCB 表面处理工艺

在PCB（印刷电路板）制造中，表面处理工艺是至关重要的环节，它不仅影响PCB的外观，更对其性能、可焊性和使用寿命有着关键作用。以下是八种常见的PCB表面处理工艺：热风整平（HASL）原理热风整平是一种较为传统的表面处理工艺。它将PCB浸入熔融

2024/11/13

在PCB（印刷电路板）制造中，表面处理工艺是至关重要的环节，它不仅影响PCB的外观，更对其性能、可焊性和使用寿命有着关键作用。以下是八种常见的PCB表面处理工艺：
热风整平（HASL）
原理
热风整平是一种较为传统的表面处理工艺。它将PCB浸入熔融的焊料（通常是锡铅合金或无铅焊料）中，然后通过热风刀将多余的焊料吹掉，使PCB表面留下一层均匀的焊料涂层。这层焊料可以保护铜箔线路，同时为后续的焊接提供良好的基础。
特点
良好的可焊性：焊料涂层能够保证电子元件在焊接时与PCB良好结合，尤其适合手工焊接和波峰焊接等工艺。
成本较低：热风整平设备相对简单，工艺成熟，因此在大规模生产中成本优势明显。
缺点：由于焊料涂层有一定厚度，对于精细间距的元件焊接可能不太理想，并且可能会出现焊料厚度不均匀的情况。

有机可焊性防腐剂（OSP）
原理
OSP是一种在PCB铜表面形成一层有机保护膜的工艺。通过化学方法，使一种特殊的有机化合物与铜表面发生反应，生成一层极薄（通常只有几个纳米到几十纳米）的保护膜。这层膜可以防止铜在储存和运输过程中氧化，同时在焊接时，膜会在高温下分解，使铜表面重新暴露出来进行焊接。
特点
适合精细间距元件：由于膜层很薄，不会影响精细间距元件的焊接，能够满足现代高密度PCB的需求。
环保：相比一些含铅的表面处理工艺，OSP是一种较为环保的选择。
缺点：保护膜的稳定性有一定限度，如果PCB储存时间过长或环境条件恶劣，可能会影响可焊性。而且OSP处理后的PCB在多次焊接过程中的性能可能不如其他一些工艺。
化学镀镍/浸金（ENIG）
原理
首先在PCB铜表面通过化学镀镍的方法沉积一层镍层，镍层可以起到防止铜氧化和提高硬度的作用。然后在镍层上浸金，金层具有良好的抗氧化性和可焊性。金层通常很薄，只是作为一种表面的保护和焊接界面。
特点
外观美观：金层使PCB表面呈现出金黄色，具有良好的外观效果，常用于一些对外观要求较高的电子产品。
可焊性好且稳定：在长期储存和多次焊接过程中都能保持良好的可焊性，适合用于复杂的电子组装工艺。
缺点：成本较高，因为镍和金都是相对昂贵的金属。而且如果工艺控制不当，可能会出现黑盘现象（镍层氧化导致可焊性下降）。
化学镀镍/钯/浸金（ENEPIG）
原理
在化学镀镍后，先镀一层钯，再浸金。钯层的存在可以进一步提高焊接的可靠性和抗腐蚀性。它在镍层和金层之间起到了一个过渡的作用，增强了整个表面处理层的性能。
特点
高可靠性：相比ENIG，增加的钯层使得焊接的可靠性更高，尤其适用于一些对可靠性要求极高的应用，如航空航天、军事电子等领域。
更好的抗腐蚀性：能有效抵抗环境中的腐蚀因素，延长PCB的使用寿命。
缺点：工艺复杂，成本更高，需要更严格的工艺控制来确保各层的质量。
浸银（ImmersionSilver）
原理
浸银工艺是将PCB浸入含有银离子的溶液中，通过置换反应在铜表面沉积一层银。银层可以保护铜不被氧化，同时为焊接提供良好的界面。
特点
良好的可焊性和导电性：银本身具有良好的导电性和可焊性，能够满足电子元件焊接的要求。
成本适中：相较于金等贵金属，银的成本相对较低，在一定程度上降低了表面处理成本。
缺点：银容易受到硫化物的腐蚀，在有硫化物污染的环境中，银层可能会变色，影响PCB的外观和性能。
浸锡（ImmersionTin）
原理
浸锡工艺是在PCB铜表面通过化学方法沉积一层锡。锡层可以防止铜氧化，并且在焊接时与焊料有良好的亲和性。
特点
可焊性好：为后续的焊接操作提供了可靠的表面，与多种焊料都能很好地结合。
成本优势：锡是一种相对便宜的金属，浸锡工艺在成本方面有一定优势。
缺点：锡须问题是浸锡工艺的一个潜在隐患。在长时间使用或特定环境下，锡层可能会生长出锡须，锡须可能会导致短路故障。
电镀硬金（ElectroplatedHardGold）
原理
通过电镀的方法在PCB特定区域（如金手指等）沉积一层较厚的金层。与化学镀镍/浸金中的金层不同，电镀硬金的金层更厚且硬度更高。
特点
耐磨性好：适用于经常插拔的金手指等部位，能够承受多次插拔的摩擦，保证良好的接触性能。
高可靠性：在恶劣环境下也能保持良好的电气性能和连接可靠性。
缺点：成本高昂，且电镀过程需要特殊的设备和工艺控制，对环保要求也较高。
碳墨（CarbonInk）
原理
碳墨工艺是在PCB表面印刷一层碳墨，通常用于制作按键、电阻等非焊接的功能性区域。碳墨可以起到导电的作用，并且可以通过印刷的方式精确地控制形状和位置。
特点
成本低且灵活：印刷碳墨的成本较低，而且可以根据设计要求灵活地制作各种形状和图案的导电区域。
可用于特殊功能：适合制作一些需要特殊导电性能或机械性能的区域，如柔性PCB上的按键等。
缺点：导电性能相对金属材料较差，不适用于大电流的导电情况，而且碳墨的附着力和耐磨性有限。
以上八种PCB表面处理工艺各有优缺点，在实际的PCB制造中，需要根据产品的功能要求、成本预算、焊接工艺和使用环境等因素来选择合适的表面处理工艺。