什么是表面處理？

      由于銅長期與空氣接觸會使得銅氧化，所以我們需要在PCB表面做一些處理，這樣才可以保證PCB板的可焊性和電性能。

     目前常見的處理工藝有：噴錫（Hot Air Solder Leveling，HASL熱風(fēng)整平）、OSP（防氧化）、全板鍍鎳金、沉金、沉錫、沉銀、化學(xué)鎳鈀金、電鍍硬金等，下面我們就對這些處理工藝做一個詳細(xì)的介紹。

 噴錫（Hot Air Solder Leveling，HASL熱風(fēng)整平）
        

      它是在PCB表面涂覆熔融錫鉛焊料并用加熱壓縮空氣整平（吹平）的工藝，使其形成一層既抗銅氧化又可提供良好的可焊性的涂覆層。熱風(fēng)整平時焊料和銅在結(jié)合處形成銅錫金屬化合物，其厚度大約有1～2mil。PCB進(jìn)行熱風(fēng)整平時要浸在熔融的焊料中，風(fēng)刀在焊料凝固之前吹平液態(tài)焊料，并能夠?qū)~面上焊料的彎月狀最小化和阻止焊料橋接。熱風(fēng)整平分為垂直式和水平式兩種，一般水平式較好，其鍍層比較均勻，便于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

 HASL工藝的優(yōu)點(diǎn)是：價格較低，焊接性能佳。

 HASL工藝的缺點(diǎn)是：不適合用來焊接細(xì)間隙的引腳及過小的元器件，因為噴錫板的表面平整度較差，且在后續(xù)組裝過程中容易產(chǎn)生錫珠（Solder bead），對細(xì)間隙引腳（Fine pitch）元器件較易造成短路。

                                                                      有鉛噴錫

                                                                    無鉛噴錫

有鉛和無鉛的區(qū)別：有鉛抗氧化性更強(qiáng)，不容易氧化，熔點(diǎn)更低，容易焊接。

 有機(jī)涂覆（OSP防氧化）
      OSP不同于其它表面處理工藝之處為：它的作用是在銅和空氣間充當(dāng)阻隔層；簡單地說，OSP就是在潔凈的裸銅表面上，以化學(xué)的方法長出一層有機(jī)皮膜。這層膜具有防氧化，耐熱沖擊，耐濕性，用以保護(hù)銅表面于常態(tài)環(huán)境中不再繼續(xù)生銹（氧化或硫化等）；同時又必須在后續(xù)的焊接高溫中，能很容易被助焊劑所迅速清除，以便焊接。

      有機(jī)涂覆工藝簡單，成本低廉，使得其在業(yè)界被廣泛使用。早期的有機(jī)涂覆分子是起防銹作用的咪唑和苯并三唑，最新的分子主要是苯并咪唑。為了保證可以進(jìn)行多次回流焊，銅面上只有一層的有機(jī)涂覆層是不行的，必須有很多層，這就是為什么化學(xué)槽中通常需要添加銅液。在涂覆第一層之后，涂覆層吸附銅；接著第二層的有機(jī)涂覆分子與銅結(jié)合，直至二十甚至上百次的有機(jī)涂覆分子集結(jié)在銅面。

      其一般流程為：脫脂-->微蝕-->酸洗-->純水清洗-->有機(jī)涂覆-->清洗，過程控制相對其他表面處理工藝較為容易。【哈哈，DIY的板子基本是這種吧？看著很LOW的趕腳】

                                                                   OSP工藝

化學(xué)鍍鎳/沉金
      是在銅面上包裹一層厚厚的，電性能良好的鎳金合金并可以長期保護(hù)PCB。不像OSP那樣僅作為防銹阻隔層，其能夠在PCB長期使用過程中有用并實(shí)現(xiàn)良好的電性能。另外它也具有其它表面處理工藝所不具備的對環(huán)境的忍耐性。鍍鎳的原因是由于金和銅之間會相互擴(kuò)散，而鎳層可以阻止其之間的擴(kuò)散，如果沒有鎳層的阻隔，金將會在數(shù)小時內(nèi)擴(kuò)散到銅中去?；瘜W(xué)鍍鎳/沉金的另一個好處是鎳的強(qiáng)度，僅僅5um厚度的鎳就可以控制高溫下Z方向的膨脹。此外化學(xué)鍍鎳/浸金也可以阻止銅的溶解，這將有益于無鉛焊接。

      其一般流程為：脫酸洗清潔-->微蝕-->預(yù)浸-->活化-->化學(xué)鍍鎳-->化學(xué)沉金；其過程中有6個化學(xué)槽，涉及到近百種化學(xué)品，過程比較復(fù)雜。

高TG沉金PCB電路板

 鍍鎳工藝PCB

沉銀
        沉銀工藝介于OSP和化學(xué)鍍鎳/沉金之間，工藝較簡單、快速。沉銀不是給PCB穿上厚厚的盔甲，即使暴露在熱、濕和污染的環(huán)境中，仍能提供很好的電性能和保持良好的可焊性，但會失去光澤。因為銀層下面沒有鎳，所以沉銀不具備化學(xué)鍍鎳/沉金所有的好的物理強(qiáng)度。沉銀是置換反應(yīng)，它幾乎是亞微米級的純銀涂覆。有時沉銀過程中還包含一些有機(jī)物，主要是防止銀腐蝕和消除銀遷移問題，一般很難量測出來這一薄層的有機(jī)物，分析表明有機(jī)體的重量少于1%。

 沉錫
       由于所有焊料是以錫為基礎(chǔ)的，所以錫層能與任何類型的焊料相匹配，從這一點(diǎn)來看，沉錫工藝極具發(fā)展前景。但以前的PCB經(jīng)沉錫工藝后易出現(xiàn)錫須，在焊接過程中錫須和錫遷移會帶來可靠性問題，因此限制了沉錫工藝的采用。后在沉錫溶液中加入了有機(jī)添加劑，使錫層結(jié)構(gòu)呈顆粒狀結(jié)構(gòu)，克服了之前的問題，而且還具有好的熱穩(wěn)定性和可焊性。沉錫工藝可以形成平坦的銅錫金屬間化合物，這個特性使得沉錫具有和熱風(fēng)整平一樣的好的可焊性而沒有熱風(fēng)整平令人頭疼的平坦性問題；也沒有化學(xué)鍍鎳/沉金金屬間的擴(kuò)散問題；只是沉錫板不可以存儲太久。

  沉錫工藝PCB

電鍍硬金
      電鍍鎳金工藝需要先在PCB表面導(dǎo)體先電鍍上一層鎳之后再電鍍上一層金，鍍鎳主要是防止金和銅之間的擴(kuò)散，通常在PCB的金手指處就是用的就是此工藝。

鍍硬金PCB

化學(xué)鎳鈀金
      化學(xué)鍍鈀主要過程是通過還原劑使鈀離子在催化的表面還原成鈀，新生的鈀可成為推動反應(yīng)的催化劑，因而可得到任意厚度的鍍鈀層。其優(yōu)點(diǎn)有好焊接，表面平整，熱穩(wěn)定性好等。

 鎳鈀金PCB

      現(xiàn)在在表面處理工藝中熱風(fēng)整平用的會比較多，熱風(fēng)整平工藝對于尺寸較大的元件和間距較大的導(dǎo)線而言，是非常好的，但是對于密度比較高的PCB不太實(shí)用，熱風(fēng)整平的平坦性會影響后續(xù)的組裝，所以一般HDI板不采用此工藝。有機(jī)涂覆使用的范圍就比較廣了，由于價格比較便宜，在低密度和高密度的PCB當(dāng)中都有較廣泛的應(yīng)用，所以在表面連接功能性無要求時有機(jī)涂覆是最理想的表面處理工藝?；瘜W(xué)鍍鎳通常應(yīng)用在連接功能性要求比較長的存儲板上面和我們的有機(jī)涂覆相反，一般在手機(jī)和路由器中都有應(yīng)用。最后，沉銀通常是介于有機(jī)涂覆和化學(xué)鍍鎳之中的一種工藝，如果PCB對連接性功能有一定的要求，又需要降低成本那么沉銀通常是最優(yōu)的選擇。再價格方面也是有顯著區(qū)別的，拿沉金和有鉛噴錫還有無鉛噴錫以及OSP工藝舉例，在其他條件相同的情況下沉金工藝一般比較貴的，依次是OSP，無鉛噴錫，有鉛噴錫價格最便宜。