一、PCB板表面處理方式說明
PCB板的表面處理工藝包括:抗氧化,噴錫,無鉛噴錫,沉金,沉錫,沉銀,鍍硬金,全板鍍金,金手指,鎳鈀金OSP等。要求主要有:成本較低,可焊性好,存儲條件苛刻,時間短,環(huán)保工藝,焊接好,平整 。噴錫:噴錫板一般為多層(4-46層)高精密度PCB樣板,已被國內(nèi)多家大型通訊、計算機、醫(yī)療設(shè)備及航空航天企業(yè)和研究單位采用。
金手指(connecting finger)是內(nèi)存條上與內(nèi)存插槽之間的連接部件,所有的信號都是通過金手指進行傳送的。金手指由眾多金黃色的導電觸片組成,因其表面鍍金而且導電觸片排列如手指狀,所以稱為“金手指”,金手指板都需要鍍金或沉金。金手指實際上是在覆銅板上通過特殊工藝再覆上一層金,因為金的抗氧化性極強,而且傳導性也很強。不過因為金昂貴的價格,目前較多的內(nèi)存都采用鍍錫來代替,從上個世紀90年代開始錫材料就開始普及,目前主板、內(nèi)存和顯卡等設(shè)備的“金手指”幾乎都是采用的錫材料,只有部分高性能服務(wù)器/工作站的配件接觸點才會繼續(xù)采用鍍金的做法,價格自然不菲的。
二、鍍金工藝和沉金工藝的區(qū)別說明
沉金采用的是化學沉積的方法,通過化學氧化還原反應(yīng)的方法生成一層鍍層,一般厚度較厚,是化學鎳金金層沉積方法的一種,可以達到較厚的金層。
鍍金采用的是電解的原理,也叫電鍍方式。其他金屬表面處理也多數(shù)采用的是電鍍方式。
在實際產(chǎn)品應(yīng)用中,90%的金板是沉金板,因為鍍金板焊接性差是他的致命缺點,也是導致很多公司放棄鍍金工藝的直接原因!
沉金工藝在印制線路表面上沉積顏色穩(wěn)定,光亮度好,鍍層平整,可焊性良好的鎳金鍍層?;究煞譃樗膫€階段:前處理(除油,微蝕,活化、后浸),沉鎳,沉金,后處理(廢金水洗,DI水洗,烘干)。沉金厚度在0.025-0.1um間。
金應(yīng)用于電路板表面處理,因為金的導電性強,抗氧化性好,壽命長,一般應(yīng)用如按鍵板,金手指板等,而鍍金板與沉金板最根本的區(qū)別在于,鍍金是硬金(耐磨),沉金是軟金(不耐磨)。
1、沉金與鍍金所形成的晶體結(jié)構(gòu)不一樣,沉金對于金的厚度比鍍金要厚很多,沉金會呈金黃色,較鍍金來說更黃(這是區(qū)分鍍金和沉金的方法之一),鍍金的會稍微發(fā)白(鎳的顏色)。
2、沉金與鍍金所形成的晶體結(jié)構(gòu)不一樣,沉金相對鍍金來說更容易焊接,不會造成焊接不良。沉金板的應(yīng)力更易控制,對有邦定的產(chǎn)品而言,更有利于邦定的加工。同時也正因為沉金比鍍金軟,所以沉金板做金手指不耐磨(沉金板的缺點)。
3、沉金板只有焊盤上有鎳金,趨膚效應(yīng)中信號的傳輸是在銅層不會對信號有影響。
4、沉金較鍍金來說晶體結(jié)構(gòu)更致密,不易產(chǎn)成氧化。
5、隨著電路板加工精度要求越來越高,線寬、間距已經(jīng)到了0.1mm以下。鍍金則容易產(chǎn)生金絲短路。沉金板只有焊盤上有鎳金,所以不容易產(chǎn)成金絲短路。
6、沉金板只有焊盤上有鎳金,所以線路上的阻焊與銅層的結(jié)合更牢固。工程在作補償時不會對間距產(chǎn)生影響。
7、對于要求較高的板子,平整度要求要好,一般就采用沉金,沉金一般不會出現(xiàn)組裝后的黑墊現(xiàn)象。沉金板的平整性與使用壽命較鍍金板要好。
二、鍍金板的特點說明
隨著IC的集成度越來越高,IC腳也越多越密。而垂直噴錫工藝很難將成細的焊盤吹平整,這就給SMT的貼裝帶來了難度;另外噴錫板的待用壽命(shelf life)很短。
而鍍金板正好解決了這些問題:
1、對于表面貼裝工藝,尤其對于0603及0402 超小型表貼,因為焊盤平整度直接關(guān)系到錫膏印制工序的質(zhì)量,對后面的再流焊接質(zhì)量起到?jīng)Q定性影響,所以,整板鍍金在高密度和超小型表貼工藝中時常見到。
2、在試制階段,受元件采購等因素的影響往往不是板子來了馬上就焊,而是經(jīng)常要等上幾個星期甚至個把月才用,鍍金板的待用壽命(shelf life)比鉛錫合 金長很多倍所以大家都樂意采用.再說鍍金PCB在度樣階段的成本與鉛錫合金板相比相差無幾。但隨著布線越來越密,線寬、間距已經(jīng)到了3-4MIL。因此帶來了金絲短路的問題: 隨著信號的頻率越來越高,因趨膚效應(yīng)造成信號在多鍍層中傳輸?shù)那闆r對信號質(zhì)量的影響越明顯。趨膚效應(yīng)是指:高頻的交流電,電流將趨向集中在導線的表面流動。 根據(jù)計算,趨膚深度與頻率有關(guān)。
三、沉金板的特點說明
為解決鍍金板的以上問題,采用沉金板的PCB主要有以下特點:
1、因沉金與鍍金所形成的晶體結(jié)構(gòu)不一樣,沉金會呈金黃色較鍍金來說更黃,客 戶更滿意。
2、因沉金與鍍金所形成的晶體結(jié)構(gòu)不一樣,沉金較鍍金來說更容易焊接,不會造成焊接不良,引起客戶投訴。
3、因沉金板只有焊盤上有鎳金,趨膚效應(yīng)中信號的傳輸是在銅層不會對信號有影響。
4、因沉金較鍍金來說晶體結(jié)構(gòu)更致密,不易產(chǎn)成氧化。
5、因沉金板只有焊盤上有鎳金,所以不會產(chǎn)成金絲造成微短。
6、因沉金板只有焊盤上有鎳金,所以線路上的阻焊與銅層的結(jié)合更牢固。
7、工程在作補償時不會對間距產(chǎn)生影響。
8、因沉金與鍍金所形成的晶體結(jié)構(gòu)不一樣,其沉金板的應(yīng)力更易控制,對有邦定的產(chǎn)品而言,更有利于邦定的加工。同時也正因為沉金比鍍金軟,所以沉金板做金手指不耐磨。
9、沉金板的平整性與待用壽命與鍍金板一樣好。
所以目前大多數(shù)工廠都采用了沉金工藝生產(chǎn)金板。但是沉金工藝比鍍金工藝成本更貴(含金量更高),所以依然還有大量的低價產(chǎn)品使用鍍金工藝(如遙控器板、玩具板)。
四、沉金板VS鍍金板其實鍍金工藝分為兩種:一種是
電鍍金,一種是沉金
對于鍍金工藝來講,其上錫的效果上大打折扣的, 而沉金的上錫效果是比較好一點的;除非廠家要求的是綁定,不然現(xiàn)在大部分廠家會選擇沉金 工藝!一般常見的情況下PCB表面處理為以下幾種:鍍金(電鍍金,沉金),鍍銀,OSP,噴錫(有鉛和無鉛), 這幾種主要是針對FR-4或CEM-3等板材來說的,紙基料還有涂松香的表面處理方式;上錫不良(吃錫不良)這塊如果排除了錫膏等貼片廠家生產(chǎn)及物料工藝方面的原因來說。
這里只針對PCB問題說,有以下幾種原因:
1、在PCB印刷時,PAN位上是否有滲油膜面,它可以阻擋上錫的效果;這可以做漂錫試驗來驗證。
2、PAN位的潤位上否符合設(shè)計要求,也就是焊盤設(shè)計時是否能足夠保證零件的支持作用。
3、焊盤有沒有受到污染,這可以用離子污染測試得出結(jié)果;
關(guān)于表面處理的幾種方式的優(yōu)缺點,是各有各的長處和短處!鍍金方面,它可以使PCB存放的時間較長,而且受外界的環(huán)境溫濕度變化較小(相對其它表面處理而 言),一般可保存一年左右時間;
噴錫表面處理其次,OSP再次,這兩種表面處理在環(huán)境溫濕度的存放時間要注意許多。
一般情況下,沉銀表面處理有點不同,價格也高,保存條件更苛刻,需要用無硫紙包裝處理!并且保存時間在三個月左右!在上錫效果方面來說,沉金, OSP,噴錫等其實是差不多的!