裸铜在数小时内就会氧化,氧化后的铜无法上锡。表面处理是焊盘上的一层薄涂层,使铜在组装前保持可焊性。它还决定焊盘的平整度,这对小尺寸元器件很重要,并决定电路板能否承载触点或引线键合。
各种表面处理
HASL(热风整平)。 电路板浸入熔融焊料,多余焊料用热风吹除。分为有铅喷锡和无铅喷锡 (HASL) 两种。价格低、坚固耐用,可焊性好,保存期限长。表面不平整:焊盘呈圆顶状,小焊盘的厚度也不一致。不适合细间距元器件或 BGA。电路板要经过热浸,会受到应力,薄板可能翘曲。在限制含铅的场合,需要使用无铅喷锡 (HASL)。
ENIG。 先以化学方法沉积一层几微米厚的镍,再沉积一层很薄的金,厚度只有零点几微米,用来保护镍。表面很平整,因此适合细间距和 BGA,保存期限也长。焊料与镍结合;金会溶入焊料。已知风险:如果工艺中镍表面质量差,会形成弱焊点(常称黑盘)。良好的工艺控制可以避免这一问题。成本高于 HASL 和 OSP。
OSP。 铜上的一层薄有机膜,在第一次回流焊前保护铜,之后烧除。平整、价格低且无铅。保存期限比金属表面处理短,而且该膜会被反复回流焊损坏,因此适合生产后很快组装、只焊接一到两次的电路板。组装后,测试点处的裸铜仍暴露在外,而且该膜不可见,因此搬运痕迹是一个风险。
沉银。 通过置换反应镀上的一层薄银。平整,适合细间距,高频性能好。在含硫空气中会变色,因此需要仔细包装和储存,保存期限较短。成本中等。
沉锡。 一层薄锡。平整、无铅且价格低。铜上的锡会缓慢形成化合物,损害可焊性,因此保存期限有限;在某些条件下,锡还会长出晶须(很细的金属丝)。用于压接连接和部分细间距工艺。
ENEPIG。 与 ENIG 类似,在镍和金之间多一层钯。钯层可阻断黑盘失效,并可同时用于引线键合和焊接。平整且保存期限长;成本高于 ENIG。
硬金。 金层厚得多、硬度也高,通过电镀形成,并掺有少量钴或类似金属。耐磨损。用于板边连接器(金手指)和需要反复插拔的接触焊盘。通常只用于这些区域,电路板其余部分采用另一种表面处理。价格高,不适合用作普通焊盘的表面处理。
- HASL: 熔融焊料经热风吹平。焊盘呈圆顶状,不平整。
- ENIG: 镍层上覆一层很薄的金。平整。
- ENEPIG: 镍、钯层,再加薄金。
- OSP: 裸铜上的一层有机膜。很薄且不可见。
- 沉银或沉锡: 一层薄而平整的金属层。
- 硬金: 镍上覆厚得多的金层,用于会磨损的触点。
对比
| 表面处理 | 平整度 | 细间距与 BGA | 保存期限 | 成本等级 | 典型用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| 有铅喷锡 (HASL) | 差 | 否 | 长 | 低 | 允许含铅时的简单通孔板和较大元器件 |
| 无铅喷锡 (HASL) | 差 | 否 | 长 | 低 | 限制含铅时的同类电路板 |
| ENIG | 很好 | 是 | 长 | 中到高 | 通用细间距电路板、BGA、带触点的电路板 |
| OSP | 好 | 是,需尽快焊接 | 短 | 低 | 快速组装的消费类电路板 |
| 沉银 | 好 | 是 | 中等,对储存条件敏感 | 中 | 射频、细间距 |
| 沉锡 | 好 | 是 | 有限 | 低到中 | 压接、部分细间距 |
| ENEPIG | 很好 | 是 | 长 | 高 | 引线键合加焊接、要求高的电路板 |
| 硬金 | 好 | 不是焊接用表面处理 | 长 | 高 | 板边连接器、触点 |
这里的保存期限是相对值。实际数值因生产厂家和包装而异,通常以月为单位说明;请向工厂询问其适用的数值。如果电路板在组装前要存放很久,请向工厂询问存放方法。
平整度在细间距下很重要。平整的元器件或钢网与圆顶焊盘只在其最高点接触。
- HASL 焊盘呈圆顶状,每个圆顶高度不同。
- 元器件或钢网的平面只落在最高的圆顶上。
- ENIG是一层薄镍和一层更薄的金:焊盘保持平整。
- 焊盘之间的阻焊在两幅图中相同。
如何选择
- 如果您不确定,在无铅喷锡 (HASL) 和 ENIG 之间选择。 HASL 适合元器件较大的简单电路板,ENIG 适合细间距、BGA 以及焊盘平整度重要的电路板。
- 细间距或 BGA 需要平整的表面处理。 ENIG、OSP、沉银或沉锡、ENEPIG。
- 有金手指时,金手指上要用硬金。 请明确说明,并说明哪些区域。
- 引线键合需要 ENEPIG 或另一种可用于键合的表面处理。
- 组装前要等待的电路板需要保存期限长的表面处理。 ENIG 和 ENEPIG 是稳妥的选择。
- 在有要求时采用无铅。 如果您的产品受有害物质限制,请选择无铅表面处理。产品法规规定了具体要求,您需对这些要求负责。
- 混用表面处理成本更高。 在 ENIG 电路板上局部使用硬金是常见组合,但每多一种组合都会增加工序。
常见问题
- ENIG 上焊点弱。 工艺受控时很少发生;如果您有可靠性要求,请索取工艺报告。
- 存放后焊盘发暗或不上锡。 通常是长期存放或包装不当导致的氧化或变色。
- HASL 焊盘上焊料不均匀。 这是工艺本身的效果,不是缺陷;请选择平整的表面处理。
- 金用在了错误的区域。 请在图纸中标明镀金区域,不要只写在说明里。
在本站下单时如何体现
您把表面处理作为其中一个选项来选择,价格据此计算。可选的表面处理列在工艺能力页面。文件检查可以识别您的文件是否需要您未下单的表面处理:例如,当“板边连接器(金手指)”不在已下单选项中时,它会将其报告为发现的一项特征。每份订单都由工程师确认。相关的价格影响,请参阅什么决定 PCBA 的价格。