浅谈PCB表面处理工艺理化性能特点、应用及发展前景

捷多邦pcb注意到伴随着科技进步进一步提高，现阶段PCB生产过程中涉及的环境污染问题看起来尤其突显。现阶段相关铅和溴的议题是最受欢迎的；无铅化和无卤化物将在许多层面危害着PCB的发展趋势。

尽管现在看来，PCB的表层工艺处理层面的变动并没有非常大，仿佛或是较为漫长的事儿，可是应当注意到：长期性的迟缓转变可能造成很大的转变。在环境保护呼吁越来越高的情形下，PCB的表层工艺处理将来一定会巨大变化。

表层处理的目地

表层处理最主要的效果是确保较好的可锻性或电气性能。因为大自然的铜在空气中趋向于以金属氧化物的方式存有，显而易见始终保持为原铜，因而必须对铜开展别的解决。尽管在后面的拼装中，可以选用强助焊膏去除大部份铜的金属氧化物，但强助焊膏自身不容易除去，因而业内一般不选用强助焊膏。

普遍的五种表层工艺处理

现在有不少PCB表层工艺处理，普遍的是暖风平整、有机化学涂敷、化学镍/浸金、浸银和浸锡这五种加工工艺，下边将逐一详细介绍。

1.暖风平整

暖风平整别名暖风焊接材料平整，它是在PCB表层涂敷熔化锡铅焊接材料并且用加温空气压缩整（吹）平的加工工艺，使其产生一层既抗铜氧化，又可带来优良的可锻性的涂敷层。暖风整平常焊接材料和铜在结合处产生铜锡金属材料间化学物质。维护铜面的焊接材料薄厚大概有1-2mil。

PCB开展暖风整平常要浸在熔化的焊接材料中；气刀在焊接材料凝结以前吹平液体的焊接材料；气刀可以将铜表面焊接材料的弯月状降到最低和阻拦焊接材料中继。暖风平整分成竖直式和平移式二种，一般觉得平移式不错，主要是平移式暖风平整涂层较为匀称，可完成自动化生产。暖风平整加工工艺的一般步骤为：微蚀→加热→涂敷助焊膏→喷锡→清理。

2.有机化学涂敷

有机化学涂敷加工工艺有别于别的表层工艺处理，它是在铜和气体间当做隔绝层；有机化学涂敷加工工艺简易、成本费便宜，这促使它可以在业内普遍应用。初期的有机化学涂敷的分子结构是起防锈处理功能的咪唑和苯并三唑，全新的分子结构主要是苯并咪唑，它是离子键合氮作用团到PCB上的铜。

在后面的电焊焊接操作过程中，假如铜表面仅有一层的有机化学涂敷层是不可以的，务必有很多层。这就是为何有机化学槽中通常必须加上铜液。在涂敷第一层以后，涂敷层吸咐铜；然后第二层的有机化学涂敷分子结构与铜融合，直到二十乃至上几百次的有机化学涂敷分子结构结集在铜面，那样可以确保开展多次回流焊炉。

实验表明：全新的有机化学涂敷加工工艺可以在多次无重金属电焊焊接操作过程中保持稳定的特性。有机化学涂敷加工工艺的一般步骤为：脱油→微蚀→酸洗钝化→纯净水清理→有机化学涂敷→清理，过程控制相对性别的表层工艺处理比较非常容易。

3.化学镍/浸金

化学镍/浸金加工工艺并不像有机化学涂敷那样简单，化学镍/浸金仿佛给PCB穿上很厚的战甲；此外化学镍/浸金加工工艺都不像有机化学涂敷做为防锈处理隔绝层，它可以在PCB长期性运用全过程中有效并完成优良的电气性能。

因而，化学镍/浸金是在铜表面包囊一层很厚的、电荷优良的镍金铝合金，这可以长期性维护PCB；此外它也具备其他单单从表面工艺处理所不具有的对自然环境的忍受性。镀镍的因素是由金有铜间会互相蔓延，而镍层可以阻拦金有铜间的蔓延；要是没有镍层，金将会在数钟头内蔓延到铜中去。

化学镍/浸金的另一个益处是镍的抗压强度，只是5μm薄厚的镍就可以限定高溫下Z方位的胀大。除此之外化学镍/浸金还可以阻拦铜的融解，这将有利于无重金属拼装。化学镍/浸金加工工艺的一般步骤为：酸碱性清理→微蚀→预浸料→活性→化学镍→有机化学浸金，关键有6个有机化学槽，牵涉到近100种化工品，因而过程控制较为艰难。

4.浸银

浸银加工工艺处于有机化学涂敷和化学镍/浸金中间，加工工艺非常简单、迅速；并不像化学镍/浸金那般繁杂，也不是给PCB穿上一层很厚的战甲，可是它依然可以给予好的电气性能。银是金的小家伙，即使曝露在热、湿和破坏的条件中，银依然可以保持稳定的可锻性，但会无光泽。

浸银不具有化学镍/浸金所具备的好的物理学抗压强度由于银层下边沒有镍。此外浸银有好的存储性，浸银后放两年拼装也不会有很大的问题。浸银是置换反应，它几乎是亚微米级的足银涂敷。有时候浸银全过程中还包括一些有机化合物，主要是避免银浸蚀和清除银转移问题；一般难以精确测量出去这一层析有机化合物，分析表明生物体的净重低于1％。

5.浸锡

因为现阶段全部的焊接材料全是以锡为基本的，因此锡层能与一切种类的焊接材料相符合。从这一点看来，浸锡加工工艺极具备发展前途。可是之前的PCB经浸锡加工工艺后发生锡须，在电焊焊接全过程中锡须和锡迁移会产生稳定性问题，因而浸锡加工工艺的选用受限制。

之后在浸锡饱和溶液中添加了有机化学添加物，可促使锡层构造呈颗粒构造，摆脱了过去的问题，并且还存在好的耐热性和可锻性。浸锡加工工艺可以产生平整的铜锡金属材料间化学物质，这一特点促使浸锡具备和暖风平整一样的好的可锻性而沒有暖风平整让人头疼的平整性的问题；浸锡都没有化学镍/浸金金属材料间的蔓延问题——铜锡金属材料间化学物质可以牢固的结合在一起。浸锡板不能储存很久，拼装时务必依据浸锡的顺序开展。

6.别的表层工艺处理

别的表层工艺的运用较少，下边看来运用相对性较多的电镀工艺镍金有化学镀镍钯加工工艺。电镀工艺镍金是PCB表层工艺的开山鼻祖，自打PCB发生它就发生，之后渐渐地演变为别的方法。它是在PCB表层电导体先镶上一层镍后再镶上一层金，镀镍主要是避免金有铜间的蔓延。如今的电镀工艺镍金有两大类：镀软金（足金，金表层看上去没亮）和镀硬金（表层光滑和硬，耐磨损，带有钴等别的原素，金表层看上去较明亮）。

软金适用于集成电路芯片时打线纹；硬金关键用在非电焊焊接处的电荷互联。充分考虑成本费，业内经常根据图象迁移的方式 开展可选择性电镀工艺以降低金的应用。现阶段可选择性电镀金在业内的应用不断提升，这主要是因为化学镍/浸金过程控制较为艰难。

通常情况下，电焊焊接会造成电镀金变脆，这将减少使用期限，因此要防止在电镀金上开展电焊焊接；但化学镍/浸金因为金非常薄，且很一致，变脆状况非常少产生。化学镀镍钯的全过程与化学镍全过程相类似。关键全过程是根据氧化剂（如次磷酸二氢钠）使钯正离子在催化反应的表层转变成钯，再生的钯可变成促进反映的金属催化剂，因此可获得随意薄厚的钯涂层。化学镀镍钯的特点为优良的电焊焊接稳定性、耐热性、表层整齐性。

表层工艺的挑选

表层工艺的选取主要是在于最后拼装电子器件的种类；表层工艺处理将危害PCB的生产制造、拼装和最后应用，下边将详细讲解普遍的五种表层工艺的应用场所。

1.暖风平整

暖风平整以前在PCB表层工艺处理中位于主导性。二十世纪八十年代，超出四分之三的PCB应用暖风平整加工工艺，但以往十年至今业内一直都在降低暖风平整加工工艺的应用，可能现阶段约有25％-40％的PCB应用暖风平整加工工艺。

暖风平整制造较为脏、刺鼻、风险，因此从没是让人钟爱的加工工艺，但暖风平整针对规格比较大的部件和间隔比较大的输电线来讲，则是很好的加工工艺。在硬度较高的PCB中，暖风平整的平整性将危害后面的拼装；故HDI板一般不选用暖风平整加工工艺。伴随着技术水平的发展，业内如今早已发生了适合拼装间隔更小的QFP和BGA的暖风平整加工工艺，但具体运用较少。

现阶段一些加工厂选用有机化学涂敷和化学镍/浸金加工工艺来替代暖风平整加工工艺；技术性上的进步也促使一些加工厂选用浸锡、浸银加工工艺。再加上近些年无铅化的发展趋势，暖风平整应用遭受进一步的限定。尽管现阶段早已发生说白了的无重金属暖风平整，但这可将牵涉到机器设备的兼容问题。

2.有机化学涂敷

可能现阶段约有25％-30％的PCB应用有机化学涂敷加工工艺，该占比一直在升高（很可能有机化学涂敷如今已超出暖风平整处于第一位）。有机化学涂敷加工工艺可以用在低科技含量的PCB，还可以用在高科技含量的PCB上，如单层电视用PCB、密度高的集成电路芯片用板。针对BGA层面，有机化学涂敷运用也较多。PCB要是没有表层联接多功能性规定或是贮存期的限制，有机化学涂敷将是最理想化的表层工艺处理。

3.化学镍/浸金

化学镍/浸金加工工艺与有机化学涂敷不一样，它具体用在表层有联接多功能性规定和较长的贮存期的木板上，如手机键盘区、无线路由器外壳的边缘连接区和集成icCPU延展性联接的电荷接触区。

因为暖风平整的平整性的问题和有机化学涂敷助焊膏的消除问题，二十世纪九十年代化学镍/浸金应用很广；之后因为黑盘、脆的镍磷铝合金的发生，化学镍/浸金加工工艺的运用有一定的降低，但是现阶段几乎每一个高新技术的PCB厂都是有化学镍/浸线纹。充分考虑去除铜锡金属材料间化学物质时点焊会变脆，相对性脆的镍锡金属材料间化学物质处将产生许多的问题。

因而，携带式电子设备（如手机上）几乎都选用有机化学涂敷、浸银或浸锡产生的铜锡金属材料间化学物质点焊，而选用化学镍/浸金产生功能键区、接触区和EMI的屏蔽掉区。可能现阶段大概有10％-20％的PCB应用化学镍/浸金加工工艺。

4.浸银

浸银比化学镍/浸金划算，假如PCB有联接多功能性规定和必须控制成本，浸银是一个好的挑选；再加上浸银优良的平整度和接触，那么就更应当挑选浸银加工工艺。在通讯商品、车辆、电脑外设层面浸银运用的许多，在快速数据信号设计方案层面浸银也有一定的运用。因为浸银具备其他表层处理所没法媲美的优良电气性能，它也可以用在低频数据信号中。

EMS强烈推荐应用浸银加工工艺是由于它便于拼装和具备不错的可查验性。可是因为浸银存有例如无光泽、点焊裂缝等缺点促使其提高迟缓（但沒有降低）。可能现阶段大概有10％-15％的PCB应用浸银加工工艺。

5.浸锡

锡被引进表层工艺处理是近十年的事儿，该工序的发生是生产制造自动化技术的需求的結果。浸锡在电焊焊接处沒有带进一切新元素，尤其适用通信用侧板。在木板的贮存期以外锡将丧失可锻性，因此浸锡必须比较好的存储标准。此外浸锡加工工艺中因为带有致癌物而被限定应用。可能现阶段大概有5％-10％的PCB应用浸锡加工工艺。

伴随着顾客规定越来越高，自然环境规定越来越严，表层工艺处理越来越多，究竟该挑选那类有发展前途、实用性更强的表层工艺处理，现阶段来看仿佛有点儿目不暇接、错综复杂。PCB表层工艺处理将来将迈向何处，如今亦没法精确预测分析。无论如何，达到顾客规定和保护生态环境务必最先保证！

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