7 种 PCB 表面处理

在我们完成 PCB 设计后，将其发送给 PCB 工厂进行 PCB 样机制作或批量生产时，会附上一份 PCB 工艺文件，一是标明 PCB 的表面光洁度，而不同的 PCB 表面光洁度，其成本不同，应用情况也不同。

首先，为什么要对印刷电路板表面进行特殊处理？

铜在空气中很容易氧化，氧化后的铜层对 PCB 的焊接影响很大。所以很容易形成虚焊和坏焊，导致元件不能很好地焊接。因此，我们在 PCB 生产中会有一道工序（PCB 表面处理）来精确处理这些可能出现的问题。焊盘上会涂上一层特殊的材料（电镀），以保护焊盘不被氧化。

PCB 表面处理有含铅/无铅 HASL、OSP、沉金（ENIG）、沉锡、沉银、化学镍化学钯沉金（ENEPIG）、硬金等。当然，也会有一些特殊的 PCB 表面处理用于特殊应用场合。

1.裸铜印刷电路板

铜表面处理的缺点

1. 敏感，易受酸性物质和湿度的影响
2. 保质期短，需要在拆封后 2 小时内焊接，因为铜暴露在空气中容易氧化。
3. 不能用于双面印刷电路板，因为第一面回流后，第二面会被氧化。
4. 如果有测试点，则必须在测试焊盘上添加焊膏，以防止氧化，否则后续与探针的接触将不会良好。

2.HASL / 无铅 HASL（热风整焊）

HASL 电路板表面处理的缺点：

1. 不适用于细间距部件和小型部件
2. 不平整的表面、
3. 热冲击
4. 不利于 HDI 印刷电路板。

在 PCB 组装过程中容易产生焊珠，容易造成细间距元件短路。在双面 PCB SMT 工艺中使用时，由于第二面经过高温回流焊接，在重力作用下极易再熔化并产生焊珠或类似水珠的滴状球形焊球，导致表面不平整，从而影响焊接。

HASL pcb 表面处理技术确实曾在 PCB 表面处理技术中发挥主导作用。在过去几年中，四分之三以上的印刷电路板都使用 HASL，但在过去十年中，该行业一直在减少 HASL 的使用。HASL 印刷电路板表面处理工艺又脏又臭又危险，因此从来都不是人们最喜欢的工艺。

在高密度 PCB 中，HASL 工艺的平整度会影响后续组装；因此，HDI 板一般不采用 HASL 作为表面处理。随着技术的发展，现在业界已经出现了适合较小组装间距的 QFP 和 BGA 的 HASL 工艺，但实际使用较少。目前，一些工厂采用 OSP 工艺和 ENIG 工艺来取代 HASL 工艺。

技术的发展也使一些工厂开始使用浸锡和浸银技术。再加上近年来无铅化的趋势，HASL pcb 表面处理技术的使用进一步受到限制。虽然已经出现了无铅 HASL 表面处理技术，但这将涉及设备兼容性问题。

3.有机可焊性防腐剂（OSP）

OSP 电路板表面处理的缺点：

1. 保质期短、
2. 无法测量厚度
3. 不适用于 PTH（电镀通孔）
4. 对酸和湿度敏感，易受影响。

用于二次回流焊接时，需要在一定时间内完成。通常，第二次回流焊接的效果会很差。OSP 是绝缘层，因此在接触探针进行电气测试之前，必须在测试焊盘上覆盖锡膏，以去除原来的 OSP。

我们可以将 OSP 表面处理用于低技术含量的印刷电路板。它还可用于高科技印刷电路板，如单面电视印刷电路板和高密度芯片封装印刷电路板。对于 BGA，OSP 的应用非常广泛。如果对印刷电路板没有表面连接功能要求或保质期限制，OSP 工艺将是最理想的表面处理工艺。但是，OSP 不适合少量多样的产品，也不适合需求量估计不确定的产品。如果公司的印刷电路板库存经常超过 6 个月，则不建议使用 OSP 表面处理 PCB 板。

4.ENIG（非电解镍浸金）

埃尼格 PCB 表面处理的缺点

1. 更昂贵
2. 焊接强度差
3. 由于采用了镀镍工艺，容易出现黑垫/黑镍的问题。

与 OSP 表面处理不同，ENIG PCB 表面处理主要用于有功能性表面连接要求和长保质期的 PCB 板。由于 HASL 工艺的平整度和 OSP 工艺中助焊剂的去除，ENIG 得到了广泛应用。但由于 ENIG 电路板表面处理过程中会出现黑垫，因此 ENIG 技术的应用有所减少。通常，便携式电子产品（如手机）几乎都使用 OSP、浸锡和浸银工艺。而采用 ENIG 作为按钮区、接触区和 EMI 屏蔽区，称为选择性 ENIG PCB 表面处理技术。

5.浸银（IAg）

浸银 PCB 缺点

1. 对操作非常敏感
2. 需要较高的储存条件
3. 它很容易被污染和氧化

浸银工艺介于 ENIG 和无电解镍之间，简单快捷。即使暴露在湿热环境中，银也能保持良好的可焊性，但会失去光泽。如果印刷电路板有连接功能要求并需要降低成本，浸银是一个不错的选择。

浸银电路板具有良好的平整度和接触性，可广泛用于通信、汽车、计算机产品和高速信号设计。由于其良好的电气性能，浸银工艺还可用于高频信号。EMS 推荐使用浸银工艺，因为它易于组装且具有良好的检测性能。

6.浸锡（ISn）

浸锡 PCB 表面处理的缺点：

1. 组装过程结束后，很容易露出锡板。
2. 不适合多次回流焊接
3. 对操作敏感 含有致癌物质
4. 可腐蚀阻焊层

浸锡不会在焊接中引入任何新元素，因此特别适用于通信 PCB 板。锡在超过电路板的保质期后就会失去可焊性，因此浸锡需要更好的储存条件。此外，浸锡表面处理因含有致癌物质而限制使用。

7.化学镍化学沉钯金（ENEPIG）

缺点

虽然 ENEPIG 有很多优点，但钯价格昂贵，是一种稀缺资源。同时，制造过程控制要求严格而复杂。

与 ENIG 相比，ENEPIG 在镍和金之间多了一层钯。在置换金的沉积反应中，无电解钯涂层可保护镍层不被置换金过度腐蚀。在防止置换反应造成腐蚀的同时，还为金浸出做好了充分准备。镍的厚度一般为 120~240μin（约 3~6μm），钯为 4~20μin（约 0.1~0.5μm），金的沉积厚度一般为 1~4μin（0.02~0.1μm）。