PCB表面处理方式

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1.       喷锡，HASL 热风整平

HASL技术处理过的焊盘不够平整，共面性不能满足细间距焊盘的工艺要求

但是在喷锡过程中容易产生Cu/Sn金属间化合物，Cu/Sn金属间化合物可焊性很差。
如果采用喷锡工艺，必须克服两障碍：颗粒大小和Cu/Sn金属间化合物的产生。喷锡颗粒必须足够小，而且要无孔。锡的沉积厚度不低于40μin（1.0μm）是比较合理的，这样才能提供一个纯锡表面，以满足可焊性要求。
喷锡的应用和局限性
喷锡的最大弱点是寿命短及表面不平整，尤其是存放于高温高湿的环境下时，Cu/Sn金属间化合物会不断增长，直到失去可焊性。正常情况下锡板是不可以去烘烤的。

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2.OSP  OSP的保护机理
故名思意，有机可焊性保护层（OSP, Organic solderability preservative）是一种有机涂层，用来防止铜在焊接以前氧化，也就是保护PCB焊盘的可焊性不受破坏。目前广泛使用的两种OSP都属于含氮有机化合物，即连三氮茚（Benzotriazoles）和咪唑有机结晶碱（Imidazoles）。它们都能够很好的附着在裸铜表面，而且都很专一只情有独钟于铜，而不会吸附在绝缘涂层上，比如阻焊膜。连三氮茚会在铜表面形成一层分子薄膜，在组装过程中，当达到一定的温度时，这层薄膜将被熔掉，尤其是在回流焊过程中，OSP比较容易挥发掉。咪唑有机结晶碱在铜表面形成的保护薄膜比连三氮茚更厚，在组装过程中可以承受更多的热量周期的冲击。
OSP涂附工艺
清洗: 在OSP之前，首先要做的准备工作就是把铜表面清洗干净。其目的主要是去除铜表面的有机或无机残留物，确保蚀刻均匀。
微蚀刻（Microetch）：通过腐蚀铜表面，新鲜明亮的铜便露出来了，这样有助于与OSP的结合。可以借助适当的腐蚀剂进行蚀刻，如过硫化钠（sodium persulphate），过氧化硫酸（peroxide/sulfuric acid）等。
Conditioner：可选步骤，根据不同的情况或要求来决定要不要进行这些处理。
OSP：然后涂OSP溶液，具体温度和时间根据具体的设备、溶液的特性和要求而定。
清洗残留物：完成上面的每一步化学处理以后，都必须清洗掉多余的化学残留物或其他无用成分。一般清洗一到两次足夷。物极必反，过分的清洗反倒会引起产品氧化或失去光泽等，这是我们不希望看到的。
整个处理过程必须严格按照工艺规定操作，比如严格控制时间、温度和周转过程等。
OSP的应用
PCB 表面用OSP处理以后，在铜的表面形成一层薄薄的有机化合物，从而保护铜不会被氧化。Benzotriazoles型OSP的厚度一般为100A°，而 Imidazoles型OSP的厚度要厚一些，一般为400 A°。OSP薄膜是透明的，肉眼不容易辨别其存在性，检测困难。
在组装过程中（回流焊），OSP很容易就熔进到了焊膏或者酸性的Flux里面，同时露出活性较强的铜表面，最终在元器件和焊盘之间形成Sn/Cu金属间化合物，因此，OSP用来处理焊接表面具有非常优良的特性。
OSP不存在铅污染问题，所以环保。
OSP的局限性
1、   由于OSP透明无色，所以检查起来比较困难，很难辨别PCB是否涂过OSP。
2、   OSP本身是绝缘的，它不导电。Benzotriazoles类的OSP比较薄，可能不会影响到电气测试，但对于Imidazoles类OSP，形成的保护膜比较厚，会影响电气测试。OSP更无法用来作为处理电气接触表面，比如按键的键盘表面。
3、   在存储过程中，OSP表面不能接触到酸性物质，温度不能太高，否则OSP会挥发掉。
随着技术的不断创新，OSP已经历经了几代改良，其耐热性和存储寿命、与Flux的兼容性已经大大提高了。

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3、化镍浸金(ENIG)
ENIG的保护机理
通过化学方法在铜表面镀上Ni/Au。内层Ni的沉积厚度一般为120～240μin（约3～6μm），外层Au的沉积厚度比较薄，一般为2～4μinch （0.05～0.1μm）。Ni在焊锡和铜之间形成阻隔层。焊接时，外面的Au会迅速融解在焊锡里面，焊锡与Ni形成Ni/Sn金属间化合物。外面镀金是为了防止在存储期间Ni氧化或者钝化，所以金镀层要足够密，厚度不能太薄。
    ENIG处理工艺
清洗:清洗的目的与OSP工艺一样，清楚铜表面的有机或无机残留物，为蚀刻和催化做好准备。
蚀刻（Microetch）：同OSP工艺……
催化剂：这一步的作用是在铜表面沉积一层催化剂薄膜，从而降低铜的活性能量，这样Ni就比较容易沉积在铜表面。钯、钌都是可以使用的催化剂。
化学镀镍：这里就不详细介绍其具体过程了。镍沉积含有6～11％的磷，根据实际的具体用途，镍可能用作焊接表面，也可能作为接触表面，但不论怎样，必须确保镍有足够的厚度，以达到保护铜的作用。
浸金：在这个过程中，目的是沉积一层薄薄的且连续的金保护层，主要金的厚度不能太厚，否则焊点将变得很脆，严重影响焊电可靠性。与镀镍一样，浸金的工作温度很高，时间也很长。在浸洗过程中，将发生置换反应―――在镍的表面，金置换镍，不过当置换到一定程度时，置换反应会自动停止。金强度很高，耐磨擦，耐高温，不易氧化，所以可以防止镍氧化或钝化，并适合工作在强度要求高的场合。
清洗残留物：完成上面的每一步化学处理以后，都必须清洗掉多余的化学残留物或其他无用成分。一般清洗一到两次足夷。物极必反，过分的清洗反倒会引起产品氧化或失去光泽等，这是我们不希望看到的。
ENIG的应用
ENIG处理过的PCB表面非常平整，共面性很好， 用于按键接触面非他莫属。其次，ENIG可焊性极佳，金会迅速融入熔化的焊锡里面，从而露出新鲜的Ni。
ENIG的局限性
ENIG 的工艺过程比较复杂，而且如果要达到很好的效果，必须严格控制工艺参数。最为麻烦的是，ENIG处理过的PCB表面在ENIG或焊接过程中很容易产生黑盘效应（Black pad），从而给焊点的可靠性带来灾难性的影响。黑盘的产生机理非常复杂，它发生在Ni与金的交接面，直接表现为Ni过度氧化。金过多，会使焊点脆化，影响可靠性。

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4、浸银(Immersion silver)
浸银的工作原理
通过浸银工艺处理，薄而密的银沉积提供一层有机保护膜，铜表面在银的密封下，大大延长了寿命。浸银的表面很平，而且可焊性很好。一般厚度为（5～15μin，约0.1～0.4μm）
浸银的工作步骤
其他步骤这里不再赘述，预浸的目的主要是防止污染物的引入。浸银过程也是一个在铜表面银替换铜的置换反映过程。银沉积层同时含有有机添加剂和有机表面活性剂，有机添加剂用来确保浸银平整，而有机表面活性剂则可以保护PCB在储藏过程中银吸收潮气。
浸银的应用
浸银焊接面可焊性很好，在焊接过程中银会融解到熔化的锡膏里，和HASL和OSP一样在焊接表面形成Cu/Sn金属间化合物。浸银表面共面性很好，同时不像OSP那样存在导电方面的障碍，但是在作为接触表面（如按键面）时，其强度没有金好。
浸银的局限性
浸银的一个让人无法忽略的问题是银的电子迁移问题。当暴露在潮湿的环境下时，银会在电压的作用下产生电子迁移。通过向银内添加有机成分可以降低电子迁移的发生。

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总结：
每种板都有自己的特色，根据产品的要求可以做不同的选择，出于成本，产品的等级等因素可以用最适合自己的处理方式。
Ni/Au板，在焊接时，Au会迅速的融入焊料中，，此时Sn—Ni间会形成Ni3Sn4(类似Cu6Sn5)此时还会形成(AuNi)SN4，类似于Cu3Sn不良的IMC.Au在这里的作用是保护Ni层不受氧化，太薄起吧到保护作用，太厚会形成不良的IMC所以控制其含量是个关键
电镍金 金0.05--0.25UM  镍1-8UM 这种厚度才可靠  最常见就黑盘与金层厚度不足
同时为保证焊接的良好，无论是那种处理方式都的保证在处理之前的铜面是干净无氧化的，处理的层的密度必须大要挡的住空气中氧的侵入。PCB的拒焊是一个比较好判断的课题，无非就是PCB的表面有除去应有的保护层以外多出了其他的氧化物的存在导致钝化拒焊，现象上更加的明显。同时有一种比较特殊的情况，一部分氧化不严重的情况，可以通过更换活性较强的锡膏来得到改善，活性越强，这种分解氧化物是能力就越强，同时也存在在大气环境下可能焊接不OK的能在氮气情况下焊接OK，这是因为在不同气体的环境下熔融焊锡的表面张力是不一样的。这就需要我们的工程师灵活的去做各种尝试。
OSP的板材，当在空气中裸露过久一般颜色会变的越来越暗红（Cu2O,+1价的铜），当特别严重之时会变成黑色的CuO,+2价的铜。一般生产中发生的氧化都是生成了Cu2O,暗红色的。