Dongguan Shengyi Electronics Ltd.表面处理工艺Apr.15.2005Dongguan Shengyi Electronics Ltd.#TsdinQHqi 邺 Group•表面处理通常是指在pcb的表面制作表面涂覆层和 阻焊层的方式表面涂覆层是指阻焊层以外的可供 电气连接或电气互连的可焊性的涂镀层和保护层•随着表面安装技术的不断发展，以及社会和市场对 PCB的要求的不断提高，表面涂覆层也向着种类不断增多、性能日益提高的方向迅速发展根据不同的表面涂覆层要求，PCB厂家需要采用不同的表面处理工艺所以表面处理工艺的能力，也是衡量 PCB厂家能力的一项重要标准一 •概述:•表面处理的分类：常见的表面处理方式有：电镀铅/锡合金、化 学镀锡、热风整平（HASL）、电镀银/金层、 化学镀银/金层、化学镀银、有机可焊性保护 剂（OSP）、印制碳油等等这几种表面处理由于其表面的涂覆层的形式和组成不 同，所运用到的地方也不同目前SYE在各种表面处 理类型上均形成了成熟的工艺可以满足客户在设计 上的不同需要Dongguan Shengyi Electronics Ltd.二.电镀铅锡合金:•电镀铅锡合金大多是在与电镀铜组成的自动生产线上进行的。
电镀的铅锡合金层除了作 耐碱抗蚀剂的作用，还用来做可焊层（经过 热油热熔或红外热熔后）但目前电镀铅锡 合金层纯粹是用来做耐碱抗蚀的作用，然后 加以除去因为经过热油和红外热熔的铅锡 合金层厚度较厚，且容易形成龟背现象，因 而不适用于表面安装技术上，如今已逐渐被 淘汰 疝p Dongguan Shengyi Electronics Ltd.三.热风焊料整平(HAL)：• 热风焊料整平（HASL）又简称为热风整平（HAL）这是指 在PCB表面的连接盘上（含贯通孔内）热涂覆熔融铅锡焊料（低共熔点处的铅锡比例）并用热压空气整平的工艺，使其 形成一层既抗氧化又提供好的可焊性的表面涂覆层由于 PCB上的线宽和间距越来越小，虽然HAL技术可以克服线宽、 间距小的问题但是其高温过程对板子有一定的伤害，会造 成板子的弯曲及可靠性降低同时其表面也较为不平整，对 高精度的表面贴装有影响同时山于热风整平技术含有铅， 随着RoHS等无铅指令的不断推出，热风整平技术应用程度和 范围所占比例目前已由10年前的80%以上下降到2003年占Z0% 左右了，并逐步被其他工艺取代• 作为PCB的表面镀层，铅锡合金的作用是保证连接盘有良好的可焊性，同时对铜面起保护的作用。
其焊接原理是铜锡之 间形成Cu6Sn5的铜锡IMCDongguan Shengyi Electronics Ltd.四.电镀锲金:■电镀银/金是旨在PCB的表面导体上先镀上一层银后镀上一层金的工艺技术这一技术早在20世纪70年 代就应用到PCB上了电镀银和金有两种方法，工 艺导线法和图形电镀法工艺电镀法是在PCB的插 头处镀上耐磨的Au・Co或Au・Ni镀厚金和闪镀金等 等它目前仍广泛运用于带有插接或压焊的印制板 上，如金手指、金插头的制作图形电镀法，又称 为全板镀金，其电镀的金层可用于作为抗蚀层参与 线路图形的制作但目前已经很少采用 疝 TschnuW 亚邮 GroupDongguan Shengyi Electronics Ltd.“ Dongguan Shengyi Electronics Ltd.五.化学镀银/浸金(ENIG):化学镀银/浸金,又称为沉， 金化学镀银/金是在印制电路板做#上阻焊膜后，对裸露出来需要镀金属的部分采用的一种表面处理 方式随着PCB上的线宽和间距变小，表面封装增多，这就要求 连接盘或焊垫有良好的共面性和平坦度，同时要求PCB不能弯曲 化学Ni/Au镀层厚度均匀，共面性好，对焊脚、焊垫的侧面都有 较好的保护。
所以目前沉银金工艺广泛用于HDI、多BGA贴装的 PCB等方面由于这种锲/金的镀层采用化学镀银浸金的方式来实现选择性涂 覆其工艺较为复杂，成本也相对较高其IMC层是以Ni3Sn4为 主体作为袤而镀层，锲层厚度一般为5um,而金厚一般在 0.05—0.1 u m之间，作为非可镀焊层Au的厚度不能太高，否则 会产生脆性和焊点不牢的故障，但是如果太薄则防护性不好目 前其最主要的缺陷为黑垫其可焊性相对较差，所以对焊接的要 求比较严格六.化学镀4艮(IS):化学镀银，又称为沉银化学镀银是在印制电路板做上阻焊膜后，对 裸露出来的焊点采用的一种表面处理方式由于人类对环境保护问题 越来越重视，而在沉银金工艺中由于需要使用一些氟化物因此会对环 境产生危害，于是化学镀银作为一种环保的表面处理工艺，也日趋为 人们所关注目前欧盟已经对更多非环保的产品进行控制，因此PCB 的环保化也成为各厂家关心的重点根据欧盟2002/95/EC号(RoHS)和 2002/96/EC号决议，要求其成员国从2006年7月1日起，投放于市场的 新电子和电气设备不包含铅、汞、镉、六价铭、聚滨二苯酸(PBDE)和 聚澳联苯(PBB)在本指令生效至2006年7月1日前，各成员国必须遵 照欧盟立法在本国采取措施限制或禁止这些物质在电子电气设备中使 用。
因此化学镀银作为无铅焊接的一种处理形式正得以迅速发展由于银和铜、锡等在焊接温度下具有很好的相(兼)熔性或任意比例 相熔，所以化学镀银有着很好的可焊性所以化学镀银层主要起着对 铜面的保护作用，同时又可认为是一种焊料起着焊接的角色其IMC层 仍以Cu6Sn5的铜锡IMC为主Dongguan Shengyi Electronics Ltd.六.化学镀4艮（IS）:化学镀银的工艺流程和操作比较简单，并且易于维护工艺 和加工成本较低并且适宜于规模生产目前化学镀银时会添 加某些有机添加剂，使沉积出来的银层含有微量的有机物， 从而有利于防止银层的氧化和银离子迁移问题化学镀银的 厚度为0.1511m〜0.30um,光亮平滑，所以有较好的平整度 及共面性，对于表面贴装非常有利但是值得注意的是这种银的镀层没有锲/金的镀层保护性全面, 它对硫及其硫化物、卤素及其卤化物都非常敏感当它和它 们接触的时候会形成Ag2s和卤化银，从而严重影响印制电路 板表面镀层的可焊性所以当它从真空包装拿出来后，不能 放置太长的时间同时化学镀银层的表面不能经过多次的热 冲击，否则银镀层会氧化而影响焊接性能因此化学银在整 个加工和贴装制成中都必须采用无硫车间。
TeichnQl»|iB9 Groupp Dongguan Shengyi Electronics Ltd.七.化学镀锡（IT）：• 化学镀锡,也称为沉锡化学镀锡I:艺类似沉银1.艺其锡厚 为0.8可m〜1.2> m,呈灰百色氢凫色,从而能源证PCB板面 的平整度及连接盘的共面性由于化学镀锡层是焊料的主要成 分所以化学镀锡层不仅是连接盘的保护镀层，也是直接焊层 由于其不含铅，符合当今的环保要求，所以也是无铅焊接中常 用的一种表面处理方式当今的化学镀锡液中加入了新型的添 加剂，使沉锡层的结晶结构由树枝状结构变成了颗粒状结晶， 已经完全解决了锡丝的树枝状生长的隐患问题，同时也减少了 铜锡合金生成方面的问题目前沉锡最大的难点在于沉锡药水 对阻焊层的冲击，众多大型的阻焊生产厂家正不断改善自己的 产品以满足沉锡的需要• 使用了新型调节剂的化学镀锡层能够通过湿润性和三次再流焊 的可焊性实验这一问题的突破解决，使得化学镀锡工艺迅速 发展，可以预见化学械锡工艺和应南，11PCB袤面涂（镀）覆 层的占有率将会迅猛的增加p Dongguan Shengyi Electronics Ltd.八.有机可焊性保护剂（OSP）• 有机可焊性保护剂（OSP）,又称为防氧化助焊剂、Enteko 这种方法是在PCB完成阻焊、字符等工艺，并经过电测试及初 次表观的检验后经OSP处理后在裸铜焊盘和通孔内而得到一种 耐热型的有机可焊性膜。
这种有机耐热可焊性膜厚度为S3〜 0.5 um之间，分解温度可以达到300c左右0sp技术由于其 具有高的热稳定性、致密性、疏水性等许多优点因而迅速得到 推广运用其主要优点还有：① 能够克服线宽间距小的问题，其镀层表面很平坦②简单，操作方便，污染少，易于操作、维护和自动化③成本低廉其缺点是保护膜极薄，容易划伤，因此在生产和运输过程中要 十分小心另外其可焊性仅仅依靠该层保护膜，一旦膜被损害 可焊性就大大降低了因此它放置的时间也很短Dongguan Shengyi Electronics Ltd.九.比较11 .工艺特点OSPHALENIGISIT原理在铜面上形成0. 3-0. 5um络合 物保护膜高温下在铜 面涂布 Sn/Pb合金在铜面上用 化学镀方法 形成Ni/Au 保护层利用置换反 应在铜面上 生成6-20H inch银层利用置换反 应在铜面上 形成Sn保护 层特点操作温度低 (Max 46℃ ),热应力 小，易控制 ,易返」一操作温度高 Max 260℃, 环境较差， 对板子的热 冲击较大， 可能产生内 层分离及板 曲现象逑作温度较 高(Max 90℃),对 阻焊膜的热 冲击较大， 生产不易控 制，不易返 工。
操作温度低 (Max 50℃), 对板子的热 冲击较小， 易控制矍作温度较 高(Max 75℃),较 难控制，易 返工，对阻 焊油墨有要 求九.比较22 .优;缺点对一比OSPHALENIGISIT可焊性较好好较好极佳好平整度好一般好好好多次焊接性能3 次 max好好较好好BondingNNYY （需密封）N压接性能NYYNYFine Pitch 应用Y受限制YYY对阻焊要求LowMediumMediumLowMedium弹性接触开关应NNYNN储存周期3个月6个月6个月3个月（需无硫包装）6个月环保YNNYY成本LowLowHighMediumMedium其他只能用于 焊接环境要求高，易 与硫和氯等反应 变色对阻焊冲击较 大九.比较33 .生益生产情况OSPHALENIGISIT产能(kft?)150-160500-600160-170170-180120-130生产线类型水平水平/垂直垂直水平垂直技术能力成熟成熟成熟成熟成熟九.比较44 .可靠性测试项目可焊性附着力离子污染镀层厚度 (X-ray)热应力1、 I-SilverVVVV2、 I-TinVVVVV3、HALVVVV4、ENIGVVVVJ5、OSPJVVV可焊性测试方法：参考J-STD-0。