如何为您的 PCB 设计选择表面处理
二、评价与比较
表1 流行的PCB无铅表面处理的制造工艺、主要优缺点以及典型应用的简要描述
| PCB表面处理 | 过程 | 厚度 | 优点 | 缺点 | 典型应用 |
| 无铅喷锡 | 将PCB板浸入熔化的锡浴中，然后用热风刀吹平并去除多余的焊料。 | 30微米(1微米)-1500微米(40微米) | 良好的可焊性；货源充足;可修理/返工；长架子长 | 表面不平整；热冲击；润湿性差；焊桥；PTH 堵塞。 | 适用范围广；适用于较大的焊盘和间距；不适用于 <20 mil (0.5mm) 细间距的 HDI 和 BGA；对 PTH 不利；不适合厚铜PCB；通常，应用：用于电气测试、手工焊接的电路板、一些高性能电子产品，例如航空航天和军事设备。 |
| 开放源码软件 | 通过化学方法将有机化合物涂覆到板表面，形成有机金属层，以保护裸露的铜免于生锈。 | 46微米（1.15微米）-52微米（1.3微米） | 低成本;垫片均匀、平整；良好的可焊性；可与其他表面处理单元组合；工艺简单；可以返工（在车间内）。 | 对操作敏感；保质期短。焊料扩散非常有限；可焊性随着温度和循环的升高而降低；非导电;难以检查、ICT 探针、离子和压接问题 | 适用范围广；非常适合SMT/细间距/BGA/小型元件；发球；对 PTH 不利；不适合压接技术 |
| 化学镍金 | 一种化学工艺，在裸露的铜上镀上镍和金，因此它由双层金属涂层组成。 | 2μin (0.05μm)– 5μin (0.125μm) 金超过 120μin (3μm)– 240μin (6μm) 镍 | 优良的可焊性；垫片平整、均匀；铝丝弯曲性能；接触电阻低；保质期长；良好的耐腐蚀性和耐用性 | “黑垫”关注；信号完整性应用中的信号丢失；无法返工 | 非常适合细间距和复杂表面安装贴装（BGA、QFP…）的组装；非常适合多种焊接类型；优选PTH、压接；可引线键合；推荐用于航天、军工、医疗、高端消费等高可靠性应用的PCB；不推荐用于触摸接触板。 |
| 电解镍/金（软金） | 纯度为 99.99% – 24 克拉金在阻焊之前通过电解工艺涂覆在镍层上。 | 99.99% 纯金，24 克拉 30μin (0.8μm) -50μin (1.3μm) 超过 100μin (2.5μm) -200μin (5μm) 镍 | 表面坚硬、耐用；导电性好；平整度；铝丝弯曲性能；接触电阻低；保质期长 | 昂贵的;Au太厚会脆化；布局限制；额外加工/劳动密集型；不适合焊接；涂层不均匀 | 主要用于COB（Chip on Board）等芯片封装中的打线（Al&Au）接合 |
| 电解镍/金（硬金） | 纯度为 98% – 23 克拉黄金，在镀液中添加硬化剂，通过电解工艺涂覆在镍层上。 | 98% 纯金，23 克拉30μin(0.8μm) -50μin(1.3μm) 超过 100μin(2.5μm) -150μin(4μm) 镍 | 优良的可焊性；垫片平整、均匀；铝丝弯曲性能；接触电阻低；可返工 | 高硫环境中失去光泽（处理和储存）腐蚀；减少支持这一完成的供应链选项；装配阶段之间的操作窗口短。 | 主要用于电气互连如边缘连接器（金手指）、IC载板（PBGA/FCBGA/FCCSP...）、键盘、电池触点和一些测试焊盘等。 |
| 浸银 | 在蚀刻之后但在阻焊之前，通过化学镀工艺将银层沉积在铜表面上 | 5μ英寸(0.12μm) -20μ英寸(0.5μm) | 优良的可焊性；垫片平整、均匀；铝丝弯曲性能；接触电阻低；可返工 | 高硫环境中失去光泽（处理和储存）腐蚀；减少支持这一完成的供应链选项；装配阶段之间的操作窗口短。 | 用于精细走线和 BGA 的 ENIG 的经济替代品；非常适合高速信号应用；适用于薄膜开关、EMI 屏蔽和铝线接合；适用于压接。 |
| 浸锡 | 在无电镀化学浴中，白色薄锡层直接沉积在电路板的铜上，作为避免氧化的屏障。 | 25微米（0.7微米）-60微米（1.5微米） | 最适合压接技术；性价比高；平面；出色的可焊性（新鲜时）和可靠性；平整度 | 可焊性随着温度和循环次数的升高而降低；最终组装时裸露的锡可能会腐蚀；处理问题；锡威斯克；不适合PTH；含有硫脲，一种已知的致癌物质。 | 推荐用于大批量生产；适合SMD贴装、BGA；最适合压接和背板；不建议用于 PTH、接触开关以及与可剥离面罩一起使用 |
表2 现代PCB表面处理典型性能在生产和应用中的评价
| 生产最常用的表面处理 | |||||||||
| 特性 | 化学镍金 | ENEPIG | 软金 | 硬金 | 抗原 | ISn | 喷锡 | 喷锡-LF | 开放源码软件 |
| 人气 | 高的 | 低的 | 低的 | 低的 | 中等的 | 低的 | 低的 | 高的 | 中等的 |
| 工艺成本 | 高 (1.3x) | 高 (2.5 倍) | 最高 (3.5x) | 最高 (3.5x) | 中型 (1.1x) | 中型 (1.1x) | 低 (1.0x) | 低 (1.0x) | 最低 (0.8x) |
| 订金 | 浸没 | 浸没 | 电解 | 电解 | 浸没 | 浸没 | 浸没 | 浸没 | 浸没 |
| 保质期 | 长的 | 长的 | 长的 | 长的 | 中等的 | 中等的 | 长的 | 长的 | 短的 |
| 符合 RoHS 标准 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | No | 是的 | 是的 |
| SMT 的表面共面性 | 出色的 | 出色的 | 出色的 | 出色的 | 出色的 | 出色的 | 贫穷的 | 好的 | 出色的 |
| 裸铜 | No | No | No | 是的 | No | No | No | No | 是的 |
| 处理 | 普通的 | 普通的 | 普通的 | 普通的 | 批判的 | 批判的 | 普通的 | 普通的 | 批判的 |
| 流程工作量 | 中等的 | 中等的 | 高的 | 高的 | 中等的 | 中等的 | 中等的 | 中等的 | 低的 |
| 返修能力 | No | No | No | No | 是的 | 不建议 | 是的 | 是的 | 是的 |
| 所需的热循环 | 多种的 | 多种的 | 多种的 | 多种的 | 多种的 | 2-3 | 多种的 | 多种的 | 2 |
| 晶须问题 | No | No | No | No | No | 是的 | No | No | No |
| 热冲击（PCB 制造） | 低的 | 低的 | 低的 | 低的 | 非常低 | 非常低 | 高的 | 高的 | 非常低 |
| 低电阻/高速 | No | No | No | No | 是的 | No | No | No | 不适用 |
| 最常用表面处理的应用 | |||||||||
| 应用领域 | 化学镍金 | ENEPIG | 软金 | 硬金 | 抗原 | ISn | 喷锡 | 喷锡炉 | 开放源码软件 |
| 死板的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 |
| 柔性 | 受限制的 | 受限制的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 |
| 柔性-刚性 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 不首选 |
| 细间距 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 不首选 | 不首选 | 是的 |
| BGA & μBGA | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 不首选 | 不首选 | 是的 |
| 多重可焊性 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 受限制的 |
| 倒装芯片 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | No | No | 是的 |
| 压接 | 受限制的 | 受限制的 | 受限制的 | 受限制的 | 是的 | 出色的 | 是的 | 是的 | 受限制的 |
| 通孔 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | No | No | No | No |
| 打线键合 | 是的（艾尔） | 是（铝、金） | 是（铝、金） | 是的（艾尔） | 可变（铝） | No | No | No | 是的（艾尔） |
| 焊料润湿性 | 好的 | 好的 | 好的 | 好的 | 非常好 | 好的 | 贫穷的 | 贫穷的 | 好的 |
| 焊点完整性 | 好的 | 好的 | 贫穷的 | 贫穷的 | 出色的 | 好的 | 好的 | 好的 | 好的 |
保质期是制定生产计划时需要考虑的关键因素。保质期是使精加工具有完整的 PCB 可焊性的操作窗口。确保所有 PCB 在保质期内组装至关重要。除了表面光洁度的材料和工艺外，表面光洁度的保质期也受到很大影响按 PCB 包装和储存.严格采用 IPC-1601 指南建议的正确存储方法将保持饰面的可焊性和可靠性。
表3 PCB常用表面处理的保质期比较
|
| 典型保质期 | 建议保质期 | 返工机会 |
| 喷锡-LF | 12个月 | 12个月 | 是的 |
| 开放源码软件 | 3个月 | 1个月 | 是的 |
| 化学镍金 | 12个月 | 6个月 | 不* |
| ENEPIG | 6个月 | 6个月 | 不* |
| 电解镍/金 | 12个月 | 12个月 | NO |
| 抗原 | 6个月 | 3个月 | 是的 |
| ISn | 6个月 | 3个月 | 是的** |
* 对于 ENIG 和 ENEPIG 精加工，可以使用再活化周期来提高表面润湿性和保质期。
** 不建议化学锡返工。
后退到博客
发布时间：2022年11月16日
