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PCB知识-PCB表面工艺处理

2025-03-06 10:39:45      中华网   


  在PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)制造中,表面处理工艺是确保电路板性能、可靠性和使用寿命的关键步骤。不同的表面处理工艺在导电性、抗氧化性、焊接性能以及成本等方面各有其独特的优势和局限性。其中,喷锡和沉金是两种常见的PCB表面处理工艺(对沉银、电金/F、OSP不进行分析)。

  最常用的就是喷锡工艺,分为有铅锡喷锡与无铅喷锡两种。相对来说沉金由于质量好,相对于成本也是比较高,一般面对高端的板子。

  一、有铅喷锡和无铅喷锡

  1、从锡的表面看有铅锡比较亮,无铅锡(SAC)比较暗淡。无铅的浸润性要比有铅的差一点。

  2、有铅中的铅对人体有害,而无铅就没有。有铅共晶温度比无铅要低。具体多少要看无铅合金的成份啊,像SNAGCU的共晶是217度,焊接温度是共晶温度加上30~50度。要看实际调整。有铅共晶是183度。机械强度、光亮度等有铅要比无铅好。

  3、无铅锡的铅含量不超过0.5 ,有铅的达到37。

  4、铅会提高锡线在焊接过程中的活性,有铅锡线相对比无铅锡线好用,不过铅有毒,长期使用对人体不好,而且无铅锡会比有铅锡熔点高,这样就焊接点牢固很多。

  PCB板无铅喷锡与有铅喷喷锡的差异?温度分别是多少?

  1、PCB板无铅喷锡属于环保类(不含有害物质"铅"),熔点218度左右;喷锡锡炉温度需要控制在280-300度;过波峰温度需要控制在260度左右;过回流温度260-270度。

  2、PCB板有铅喷锡不属于环保类(含有害物质"铅"),熔点183度左右;喷锡锡炉温度需要控制在245-260度;过波峰温度需要控制在250度左右;过回流温度245-255度。

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  喷锡工艺制程比较脏、难闻、危险,因而从未是令人喜爱的工艺,但喷锡工艺对于尺寸较大的元件和间距较大的导线而言,却是极好的工艺。在密度较高的PCB中,喷锡工艺的平坦性将影响后续的组装;故高密度的PCB板一般不采用喷锡工艺。

  二、沉金 1.BGA封装焊接问题:

  建议使用BGA封装的芯片使用沉金工艺。

  1.焊接质量更好:BGA的引脚在IC封装的底部,PCB焊接出现问题时维修难度大。沉金工艺焊接质量更好,返修慨率低。

  2.可靠性高:BGA焊盘位于封装底部,焊接后难以通过目测和放大镜检查质量。

  因此,采用更好的沉金工艺能保证焊接质量。

  3.平整度高:BGA焊盘多且密,对PCB表面平整度要求高。喷锡工艺的PCB在SMT过程中容易出现虚焊,而沉金工艺的PCB表面平整度高,更适台焊接BGA。

  4.性价比:含BGA的PCBA通常价值较高,品质是首要考虑因素。相较于PCB的价值,沉金工艺的成本并不是最重要的,因此建议选择品质更好的沉金工艺。国内嘉立创的6层板就统一用的沉金,然后1u’’厚度免费加厚到2u’’,这一点很好。

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2.金属化槽孔的爆孔问题

  尺寸小的金属化槽孔加工难度高,容易形成斜槽孔,而焊环宽度较小的狭长形金属化孔,如果采用喷锡工艺生产,容易出现“爆孔”现象,其成因是生产PCB需要将板子浸入高温液体锡里,上锡后再用风刀吹平,高温高压下,孔壁铜层与锡之间的应力过大,容易引发爆孔隐患。

  采用沉金工艺,因为沉金在加热过程中更加温和,可以减少热应力的产生,避免喷锡工艺的高温环境导致的喷锡爆孔风险。

  同时在设计焊盘时,焊环单边宽度建议设计在0.3mm以上(最小不低于0.2mm),增加焊环附着力,降低喷锡爆孔风险。同时可以在金属槽孔的焊环上下左右位置加开流锡槽,减缓焊环在受到中击时的收缩应力,降低喷锡爆孔风险 3.板翘问题:

  有铅喷锡温度在245-265摄氏度之间,无铅喷锡温度在265-285摄氏度之间, 均属于高温工序,低于0.6mm的板材,在高温状体下容易出现变形,板材变形后导致焊盘表面喷锡平整度不均匀和后续锣板过程无法正常加工。而沉金工艺在85-90摄氏度之间,加工环境温和,有利于规避薄板的板翘问题。

  三、总结

  在考虑成本和环保要求时,沉金和无铅喷锡均为可选的工艺。虽然沉金工艺能提供较平整的焊盘表面,但其成本相对较高且对大焊盘的平整度要求不高的情况下不是必需的。在这两种喷锡工艺中,两者都可能导致焊盘表面凹凸不平,但无铅喷锡不仅满足环保标准,而且相较于沉金工艺,成本更为适中。

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