如何为您的 PCB 设计选择表面处理
三、选型指导及发展趋势
如上图所示,随着技术的发展和环保方向的出现,PCB表面处理的应用在过去20年里发生了巨大的变化。
1) 喷锡无铅。近年来,电子产品在不牺牲性能或可靠性的情况下,重量和尺寸大幅减小,这在很大程度上限制了HASL的使用,HASL表面不平整,不适合细间距、BGA、小元件贴装和电镀通孔。热风整平表面处理在具有较大焊盘和间距的 PCB 组装上具有出色的性能(可靠性、可焊性、多次热循环适应和较长的保质期)。它是最实惠且可用的饰面之一。尽管HASL技术已发展为新一代无铅HASL,以符合RoHS限制和WEEE指令,但热风整平在PCB制造行业中的占比从1980年代的主导地位(3/4)下降到20-40%。
2) 开放源码软件。OSP 因其成本最低、工艺简单且具有共面焊盘而广受欢迎。正因如此,至今仍受到欢迎。有机涂层工艺可广泛应用于标准PCB或高级PCB,如细间距、SMT、服务板。最近对多层有机涂层的改进确保 OSP 能够承受多次焊接。如果PCB没有表面连接功能要求或保质期限制,OSP将是最理想的表面处理工艺。然而,其缺陷、对处理损坏的敏感性、保质期短、不导电且难以检查等因素阻碍了其变得更加稳健的步伐。据估计,目前约有25%-30%的PCB采用有机涂层工艺。
3)沉金。ENIG是先进PCB和恶劣环境下应用的PCB中最受欢迎的表面处理,具有优异的平面性能、可焊性和耐用性、耐变色性。大多数PCB制造商在其电路板工厂或车间都有化学镀镍/沉金线。在不考虑成本和工艺控制的情况下,ENIG将是HASL的理想替代品,具有广泛的用途。由于解决了热风整平的平整度问题以及去除了有机涂层助焊剂,化学镀镍/沉金在20世纪90年代迅速发展。ENEPIG作为ENIG的更新版本,解决了化学镀镍/沉金的黑盘问题,但价格仍然昂贵。由于沉银、沉锡和 OSP 等成本较低的替代品的兴起,ENIG 的应用略有放缓。据估计,目前约有 15-25% 的 PCB 采用这种表面处理。如果没有预算的键合,ENIG或ENEPIG在大多数情况下都是理想的选择,特别是对于具有高质量保险、复杂封装技术、多种焊接类型、通孔、引线键合和压接技术的超苛刻要求的PCB, ETC..
4) 沉银。作为ENIG的更便宜的替代品,浸银具有表面非常平坦、导电性好、保质期适中的特性。如果您的PCB需要细间距/BGA SMT、小型元件放置,并且需要在预算较低的情况下保持良好的连接功能,那么沉银是您的最佳选择。IAg广泛应用于通讯产品、汽车、电脑周边等领域。由于其无与伦比的电气性能,在高频设计中受到欢迎。由于容易变色和存在焊点空洞的缺点,浸银的生长缓慢(但仍在上升)。目前大约有 10%-15% 的 PCB 使用这种饰面。
5) 浸锡。浸锡引入表面处理工艺已有 20 多年的历史。生产自动化是 ISn 表面光洁度的主要驱动力。它是满足平面要求、细间距元件放置和压接的另一种经济高效的选择。ISn 特别适用于通信背板,因为在此过程中无需添加任何新元素。锡须和短操作窗口是其应用的主要限制。鉴于焊接过程中金属间化合物层增加,不建议采用多种类型的组装。此外,由于存在致癌物质,浸锡工艺的使用受到限制。据估计,目前约有5%-10%的PCB采用沉锡工艺。
6) 电解镍/金。电解镍/金是PCB表面处理技术的鼻祖。它是随着印刷电路板的出现而出现的。然而,高昂的成本极大地限制了其应用。目前,软金主要用于芯片封装中的金线;硬金主要用于金手指、IC载板等非焊接处的电气互连。电镀镍金的比例约为2-5%。
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发布时间:2022年11月15日