印制電路板(PCB)作為電子元器件的支撐和電子元器件電路連接的提供者,在電子設備中占據重要地位。而PCB的表面處理工藝,對于保證電路板的性能、提高焊接質量以及增強電路板的耐腐蝕性都至關重要。本文將詳細介紹PCB板子的八種表面處理工藝,以幫助讀者更好地了解和選擇適合自身需求的工藝。
一、熱風整平(HASL)
熱風整平,又稱熱風焊料整平,俗稱噴錫。它是在PCB表面涂覆熔融錫鉛焊料并用加熱壓縮空氣整平的工藝,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。這種工藝分為垂直式和水平式兩種,一般認為水平式較好,主要是水平式熱風整平鍍層比較均勻,可實現自動化生產。其一般流程為:微蝕、預熱、涂覆助焊劑、噴錫、清洗。噴錫工藝的優點是價格便宜,焊接性能佳;但缺點是不適合用來焊接細間隙的引腳及過小的元器件。
二、有機涂覆(OSP)
有機涂覆工藝不同于其它表面處理工藝,它是在潔凈的裸銅表面上,以化學的方法長出一層有機皮膜。這層膜具有防氧化、耐熱沖擊、耐濕性,用以保護銅表面于常態環境中不再繼續生銹(氧化或硫化等);同時又必須在后續的焊接高溫中,能很容易被助焊劑所迅速清除,以便焊接。有機涂覆工藝簡單、成本低廉,在業界被廣泛使用。
三、化學鍍鎳/浸金
化學鍍鎳/浸金是在銅面上包裹一層厚厚的、電性良好的鎳金合金,并可以長期保護PCB。它不像OSP那樣僅作為防銹阻隔層,而是能夠在PCB長期使用過程中有用并實現良好的電性能。另外,它也具有其它表面處理工藝所不具備的對環境的忍耐性。
四、浸銀
浸銀工藝是介于有機涂覆和化學鍍鎳/浸金之間的一種工藝,它幾乎是亞微米級的純銀涂覆。浸銀工藝比較簡單、快速,即使暴露在熱、濕和污染的環境中,銀仍然能夠保持良好的可焊性,但會失去光澤。浸銀不具備化學鍍鎳/浸金所具有的好的耐磨損性。
五、浸錫
由于目前所有的焊料都是以錫為基礎的,所以錫層能與任何類型的焊料相匹配。浸錫工藝可以形成平坦的銅錫金屬間化合物,這個特性使得浸錫具有和熱風整平一樣的好的可焊性,而沒有熱風整平存在的平坦性問題。但是,浸錫板不可存儲太久,因為其表面會形成一層氧化錫,影響焊接效果。因此,組裝時必須根據浸錫的先后順序進行。
六、電鍍硬金
電鍍硬金是在PCB表面導體先電鍍上一層鎳后再電鍍上一層金,鍍鎳主要是防止金和銅間的擴散。電鍍鎳金的鍍層硬度較高,因此耐磨性好,適用于需要經常插拔的接口等場景。此外,電鍍硬金還具有良好的導電性和耐腐蝕性。
七、化學鎳鈀金
化學鎳鈀金是通過化學方法在PCB表面沉積一層鎳鈀金合金。這種工藝的優點是焊接性能好、表面平整、熱穩定性好等。此外,鈀具有良好的延展性和可塑性,使得鎳鈀金合金在受到外力時能夠保持穩定的電氣連接。
八、無鉛噴錫(LF-HASL)
隨著環保意識的提高,無鉛焊接成為趨勢。LF-HASL使用無鉛錫合金進行表面涂層,以滿足環保要求。這種工藝與傳統的HASL相似,但使用的是無鉛焊料。無鉛噴錫的優點是環保、價格適中且焊接性能良好;但缺點是對于細間距的引腳和小型元器件的焊接可能存在一定的困難。
總的來說,PCB的表面處理工藝多種多樣,每種工藝都有其獨特的優點和適用場景。在選擇時,需要綜合考慮應用需求、成本、環保要求以及生產條件等多方面因素。隨著科技的不斷發展,未來還可能出現更多創新的表面處理工藝,以滿足日益嚴格的環保標準和不斷提高的產品性能要求。
在選擇PCB表面處理工藝時,還應考慮以下因素:
電氣性能:不同的表面處理工藝對電氣性能的影響不同。例如,電鍍硬金和化學鎳鈀金等工藝可以提供更好的導電性和耐腐蝕性,適用于高性能電子設備。
焊接性能:熱風整平、浸錫等工藝可以提供良好的焊接性能,適用于需要大量焊接的場景。而有機涂覆則需要在焊接前清除涂層,因此可能不適合大規模焊接。
成本考慮:不同的表面處理工藝成本差異較大。一般來說,電鍍和化學鍍等工藝成本相對較高,而有機涂覆等簡單工藝則成本較低。在選擇時需要根據產品定價和市場需求進行權衡。
環保要求:隨著全球環保意識的提高,無鉛、無鹵等環保要求逐漸成為行業標準。因此,在選擇表面處理工藝時,需要考慮其是否符合相關環保法規和客戶要求。
生產效率和自動化程度:一些先進的表面處理工藝可以實現高度自動化生產,提高生產效率并降低人工成本。在選擇時需要考慮生產線的實際情況和升級改造成本。
綜上所述,PCB表面處理工藝的選擇是一個綜合性問題,需要綜合考慮多方面因素。在實際應用中,可以根據具體需求和條件進行靈活選擇,以達到最佳的性能和成本效益。同時,隨著科技的不斷發展,未來PCB表面處理工藝將繼續創新和發展,為電子設備制造業帶來更多的可能性和機遇。
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