什么是PCB 表面处理？7种 PCB 表面处理大全，一文教你快速选择
1.什么是PCB表面处理？
PCB 表面处理是指印刷电路板可焊接区域中裸铜与元件之间的金属间连接。电路板的基铜表面如果没有保护涂层，很容易被氧化，因此需要进行表面处理。
PCB 表面处理是 PCB 制造和组装过程中最重要的步骤，主要有两个作用，一是保护裸露的铜电路，二是在将元器件焊接到 PCB 时提供可焊接的表面。如下图所示，表面处理位于 PCB 的最外层，铜层上方，起到铜“涂层”的作用。
PCB表面处理 图2. PCB表面处理种类 三. PCB表面处理工艺 1. 热风整平焊料(HASL)
热风焊料整平 (HASL) 是业界最常用的表面处理之一。HASL 有两种类型，一种是含铅锡，一种是不含铅锡。HASL 也是最便宜的 PCB 表面处理类型之一。
为了形成 HASL 表面处理，将电路板浸入熔融焊料（锡/铅）中，然后焊料覆盖电路板上所有裸露的铜表面。离开熔融焊料后，通过气刀将高压热风吹过电路板表面，使焊料沉积物平整，并去除电路板表面多余的焊料。
在这个过程中需要掌握以下几个重要参数：焊接温度、气刀温度、气刀压力、焊锡浸入时间、升降速度等。
热风焊料整平 (HASL) 图解
热风整平（HASL）目前在SMT工艺中应用非常广泛，PCB热风整平主要有三点：
由于表面粗糙度问题，SMT有局限性，不能使用触摸开关。
HASL（热风焊料整平）镀铜示例
热风焊料整平 (HASL) 的优点和缺点
热风焊料整平 (HASL) 的优点：
热风焊料整平（HASL）的缺点：
热风焊料整平 (HASL) 的优点 2. 浸锡
浸锡（ImSn）是一种通过化学置换反应沉积的金属涂层，直接涂在电路板的贱金属（即铜）上。
ISn 可保护底层铜在预期保质期内免受氧化。由于所有焊料都是锡基的，因此锡层可与任何类型的焊料匹配。
浸锡液中添加有机添加剂后，锡层结构变成颗粒状，克服了锡须和锡迁移带来的问题，同时还具有良好的热稳定性和可焊性。
浸锡工艺可以形成平整的铜锡金属间化合物，使得浸锡具有良好的可焊性，不存在平整度问题和金属间化合物扩散问题。
浸锡表面处理的印刷电路板
浸锡的优点和缺点
浸锡优点：
浸锡的缺点：
沉锡的优缺点 图3、化学镍沉金（ENIG）
ENIG（化学镀镍浸金）表面处理历来是最佳的细间距（平坦）表面和无铅选择。
ENIG 是一种两步工艺，在薄薄的镍层上覆盖一层薄薄的金层。镍层充当铜的屏障，是元件实际焊接的表面，而金层则在储存期间保护镍层。
内层Ni厚度一般为3~6μm，外层Au沉积厚度一般为0.05~0.1μm。
Ni 在焊料和铜之间形成一层阻挡层。
Au 的作用是防止存储过程中 Ni 的氧化，从而延长保质期，但沉金工艺也能产生出色的表面平整度。
ENIG的加工流程为：清洗->蚀刻->催化剂->化学镀镍->沉金->清洗残留物
化学镀镍金 (ENIG)
虽然这种涂层工艺的保质期很长，并且对镀通孔有益，但它是一种复杂而昂贵的工艺，不可返工，并且已知会导致信号射频电路的损失。
PCB 上的 ENIG 表面处理示例
化学镀镍浸金 (ENIG) 的优点和缺点
化学镍浸金（ENIG）的优点：
化学镍浸金（ENIG）的缺点：
化学镀镍浸金 (ENIG) 的优点和缺点
4. 有机可焊性保护剂（OSP）
OSP（有机可焊性防腐剂）或防锈剂通常采用传送带工艺在暴露的铜上涂上一层非常薄的保护材料层，从而保护铜表面免受氧化。
这层膜必须具备抗氧化、耐热冲击、耐潮湿等性能，以保护铜表面在正常条件下不生锈（氧化或硫化等）。
但在随后的高温焊接中，这层保护膜必须能被助焊剂轻松、快速地除去，以便露出的干净铜表面能立即与熔融的焊料结合，在极短的时间内形成牢固的焊点。
换句话说，OSP 的作用是充当铜和空气之间的屏障。
OSP的一般流程为：除油->微蚀->酸洗->纯水清洗->有机涂覆->清洗。
有机可焊性保护剂 (OSP)
OSP 使用水基有机化合物，选择性地与铜结合，并在焊接前提供一层保护铜的有机金属层。与其他常见的无铅涂层相比，OSP 也非常环保，因为无铅涂层可能毒性更大或耗能更高。
具有 OSP 表面处理的印刷电路板
有机可焊性保护剂（OSP）的优点和缺点
有机可焊性保护剂（OSP）的优点：
有机可焊性保护剂（OSP）的缺点：
有机可焊性保护剂（OSP）的优点和缺点
有机可焊性保护剂（OSP）应用5.浸银
浸银是一种非电解化学表面处理方法，将铜 PCB 浸入银离子槽中。它非常适合具有 EMI 屏蔽的电路板，也用于圆顶触点和引线接合。银的平均表面厚度为 5-18 微英寸。
考虑到RoHS和WEE等现代环境问题，浸银比HASL和ENIG更环保。它也很受欢迎，因为它的成本低于ENIG。
银浸工艺
经沉银工艺处理后的PCB即使暴露在高温、潮湿及污染的环境中，即便失去光泽，仍能提供良好的电气性能，并保持良好的可焊性。
沉银是一种置换反应，在铜上直接镀上一层纯银。
有时浸银与 OSP 涂层结合使用，以防止银与环境中的硫化物发生反应。
常见的应用包括平面要求，可能包括：
表面镀银印刷电路板
沉银的优点和缺点
沉银的优点
沉银的缺点
沉银的优缺点6.化学镀镍-化学镀钯沉金（）
化学浸镀金材料具有铜-镍-钯-金层结构，可直接将线焊到镀层上。最终的金层非常薄，就像 ENIG 的情况一样。金层很软，就像 ENIG 的情况一样，因此过度的机械损坏或深度划痕可能会暴露钯层。
与 ENIG 相比，镍和金之间还有一层钯层，进一步保护镍层免受腐蚀，并防止 ENIG 饰面可能出现的黑焊盘。
Ni沉积厚度约3~6μm，钯沉积厚度约0.1~0.5μm，金沉积厚度0.02~0.1μm。
表面处理由四层金属层组成：
镀镍-化学钯沉金（）
ENIG 和 ENIG 之间的区别在于添加了钯层。钯有助于保护镍层免受腐蚀，从而有助于防止出现“黑垫”。这是与 ENIG 表面处理相比的显著优势之一。钯顶部的浸金层通过保护和保存下面的钯，提供了几乎完整的电路板保护。
满足最苛刻要求的表面光洁度
表面处理为化学镀镍、化学镀钯、浸金（）的印刷电路板
化学镀镍 化学镀钯 沉金 ()表面处理优缺点
化学镀镍化学镀钯沉金()表面处理优点：
化学镀镍化学镀钯沉金()表面处理的缺点：
化学镀镍 化学镀钯 沉金（）表面处理优缺点 7.硬质电解金
硬金，技术上称为硬电解金，由镀金层和镍涂层组成。根据镀金的纯度，硬金可分为硬金（纯度为 99.6%）和软金（纯度为 99.9%），通常用于边缘连接器手指等高磨损区域。
硬金和软金之间的选择取决于您想要创建的应用程序类型。
硬金镀层或电解镀金是在铜表面的镍层上镀一层薄薄的金。此工艺可形成非常耐用的金层，这使得硬金镀层在 PCB 行业中非常常见。虽然金的存在使该工艺成本高昂，但它为焊接提供了完美的表面。
硬金/软金表面处理示例
硬金表面处理
硬金是一种含有钴、镍或铁的复合物的金合金。镀金层和铜之间使用低应力镍。硬金不适合引线接合。
建议对频繁使用且磨损可能性高的组件和应用进行硬金表面处理，例如：
硬金涂层的厚度将根据用途而变化。当硬金用于军事用途时，最小厚度应为 50 -100 微英寸。
非军事应用需要 25 至 50 微英寸。以下是建议的最小和最大厚度值：
镀金印刷电路板 - 硬金表面处理
硬金的优点和缺点
硬金的优点：
硬金的缺点：
硬金的优点和缺点
硬金的应用
软金表面处理
顾名思义，软金饰面的外层镀金纯度较高。软金的纯度为 99.9%。
PCB 上的软金表面处理示例
软金饰面主要用于需要引线接合、高可焊性和可焊性的应用的电路板。软金比硬金能产生更坚固的焊点。
不同厚度镀金层的电解镍/金
一般而言，在所有其他因素相同的情况下，电解镍/金是最昂贵的 PCB 表面处理。但是，有些应用确实需要电解镍/金表面处理。
4、如何选择PCB表面处理？
PCB 表面处理选择是 PCB 制造中最重要的步骤，因为它直接影响工艺产量、返工次数、现场故障率、测试能力、废品率和成本。为确保最终产品的高质量和高性能，在选择表面处理时必须考虑与组装有关的所有重要因素。
1. PCB表面处理-焊盘平整度
如前所述，某些表面处理会导致表面不平整，从而影响性能、可焊性和其他因素。如果平整度是一个重要因素，请考虑使用薄而均匀的表面处理层。在这种情况下，合适的选择包括 ENIG 和 OSP。
2. 可焊性和润湿性
在使用 PCB 时，可焊性始终是一个关键因素。某些表面处理（如 OSP 和 PCB）已被证明会阻碍可焊性，而其他表面处理（如 HASL）则非常适合。
3. 金线或铝线键合
如果您的 PCB 需要金线或铝线键合，您可能只能使用 ENIG 和。
4. 储存条件
如前所述，某些表面处理（例如 OSP）会使 PCB 在处理时变脆，而其他表面处理则可提高耐用性。在考虑存储和处理要求时应提前考虑到这一点，并且只有在可以满足无风险存储和处理要求的情况下才应使用使 PCB 变脆的表面处理。
5.焊接循环
PCB 需要焊接和返工多少次？许多表面处理都非常适合返工。但是，浸锡等其他方法并不适合返工。
6. PCB 表面处理 - 符合 RoHS 规定
在确定使用哪种表面处理时，RoHS 合规性至关重要。一般而言，所有使用铅的表面处理均不符合 RoHS 合规性，应避免使用。
根据以上对每种表面处理的描述，一些特性是作为选择标准的最重要元素。下表显示了每种表面处理所具有和不具有的特性。
您可以根据您的PCB产品的具体要求和特点，按照此表选择完美的表面处理选项。
PCB表面处理方法比较
综上所述，对于表面处理类型的选择，必须选择最佳类型来完成众多功能。每种表面处理类型都有自己的优点和缺点。有一些工程技巧可以解决由表面处理缺点引起的问题。例如，对于OSP低润湿力的缺点，有解决方案，如改变板可焊性镀层或波峰焊合金，增加顶面预热等。关键是必须考虑所有可能的因素才能获得理想的性能。
以上就是关于PCB表面处理的简单介绍以及PCB表面处理的工艺要求，希望对大家有用，欢迎大家提出建议。