整理幾種常見PCB表面處理的優缺點

整理幾種較常見PCB表面處理的優缺點

這只是一篇關於【電路板表面處裡(Finished)】的整理文,工作熊個人僅從事過後段的電路板組裝,而未從事過電路裸板的生產製程,所以有些見解純粹只是個人看法,如果有些不一樣的聲音或錯誤的地方歡迎留言討論或指正。

隨著時代的演進,科技的進步,環保的要求,電子業也隨著時代的巨輪主動或被迫的前進,電路板的科技何嘗不是如此。這裡的幾種電路板表面處理是目前較常見的製程,工作熊只能說目前並沒有說那一種表面處理是最完美,所以才會有這麼多種選擇,每一種表面處理也都各有其優缺點,下面工作熊將試著列舉說明:







裸銅板:

優點:成本低、表面平整高,焊接性良好(在還沒有氧化前的情況下)。

缺點:容易受到酸及濕度影響,不能久放,拆封後需在2小時內用完,因為銅暴露在空氣中容易氧化;無法使用於雙面製程,因為經過第一次回流焊後第二面就已經氧化了。
如果有測試點,必須加印錫膏以防止氧化,否則後續將無法與探針接觸良好。

噴錫板(HASL,Hot Air Solder Leveling,熱風焊錫整平):

噴錫板(HASL,Hot Air Solder Levelling,熱風焊錫整平)

優點:可以獲得較佳的Wetting效果,因為鍍層本身就是錫,價錢也較低,焊接性能佳,但這通常只有僅針對第一面,對於第二回焊面就不一定有這個優點。

缺點:不適合用來焊接細間隙腳以及過小的零件,因為噴錫板的表面平整度較差。在PCB製程中容易產生錫珠(solder bead),對細間腳(fine pitch)零件較易造成短路。使用於雙面SMT製程時,因為第二面已經過了第一次高溫回流焊洗禮,極容易發生噴錫重新熔融而產生錫珠或類似水珠受重力影響成滴落的球狀錫點,造成表面更不平整進而影響銲錫問題。另外,第二回焊面也可能在第一次回焊時就發生錫氧化與IMC事先生成影響焊性的問題。

延伸閱讀:
無鉛噴錫板(HASL)上錫不良原因(資料收集)

化金板(ENIG,Electroless Nickel Immersion Gold,無電鍍鎳浸金):

化金板(ENIG,Electroless Nickel Immersion Gold,無電鍍鎳浸金)

優點:不易氧化,可長時間儲放,表面平整,適合用於焊接細間隙腳以及焊點較小的零件。有按鍵線路電路板的首選(如手機板)。可以重複多次回流焊也不太會降低其焊錫性。可以用來作為COB(Chip On Board)打線的基材。

缺點:成本較高,焊接強度較差,因為使用無電鍍鎳製程,容易有黑墊/黑鉛的問題產生。鎳層會隨著時間氧化,長期的信賴度是個問題。

延伸閱讀:
ENIG表面處理是什麼電路板?有何優缺點?
[影片]電路板生產線製程簡介(PCB Production Process)

OSP板(Organic Soldering Preservative,有機保護膜):

優點:具有裸銅板焊接的所有優點,過期(三個月)的板子也可以重新做表面處理,但通常以一次為限。

缺點:容易受到酸及濕度影響。使用於二次回流焊時,需在一定時間內完成,通常第二次回流焊的效果會比較差。存放時間如果超過三個月就必須重新表面處理。打開包裝後需在24小時內用完。OSP為絕緣層,所以測試點必須加印錫膏以去除原來的OSP層才能接觸針點作電性測試。
另外,OSP板子為銅基層,焊錫後初始會生成Cu6Sn5的良性IMC,但經過時間推移後則會漸漸生成Cu3Sn的劣性IMC,造成信賴度問題,所以如果需要長期使用於高溫環境或需要較長使用壽命的產品必須多加考慮OSP的長期信賴度問題。


延伸閱讀:
PCB名詞解釋:通孔、盲孔、埋孔
PCB銅箔厚度、線寬與最大負載電流間的關係
何謂硬金、軟金、電鍍金、化金、閃金?

訪客留言內容(Comments)

打開包裝後需在24小時內用完。SOP為絕緣層,所以測試點必須加印錫膏以去除原來的SOP層才能用針點測試。
———————————
SOP 應該是 OSP才對
缺點:價格較高 >>>這句話應該是錯的

富;
改過來囉!
謝謝指正。

還有選擇性化金 就是OSP板如果有KEY PAD ,KEY PAD要作化金 這成本也比較高

OSP為絕緣 層,所以測試點必須加印錫膏以去 除原來的OSP層才能接觸針點作電 性測試>>信賴性問題,通常有測點跟SMT元件,都會選擇性化金,如有錯誤,請不吝嗇指教

富;
選擇性化金或選擇性OSP的話基本上就失去了OSP較便宜的誘因了,接下來只剩下焊接性,但焊接性又取決於PCB存放的日期與OSP是否在第二面,所以我大部分見到的做法都是在BGA底下作選擇性OSP,其他地方則使用化金。

還有化銀板

Paul;
不知道您有沒有關於「化銀」更進一步的資料,
個人沒有使用過「化銀」,所以不是很清楚,「銀」基本上不會參與IMC的形成,所以不能使用太厚的銀。

除化銀外, 還有化錫,同時噴錫可細分有鉛與無鉛噴錫,
化銀板由於賈凡尼效應問題,線路設計更應注意tear drop設計,另外,組裝後,有silver migration的問題, BGA錫球處容易形成
Mirco void, 信賴性要求較高的產品, 對化銀的選擇有此一顧忌.

受益良多,謝謝!

還有化錫板與電鍍金板
化錫板也是要注意賈凡尼效應問題
電鍍金板Cost 很高,一般為高階產品在用
Au厚度約金手指Au厚度1/10

Jason;
謝謝你提供的資訊。

請問客戶拿的PCB是2012/4產出的噴錫板
因為已經一年多了
所以我們這邊只好 上清潔水抛—BGA部分用橡皮擦擦
遇到已經生產日期過了一年多的噴錫板
應該拒絕客戶生產為上策嗎
我剛幫我爸公司的忙
如何處理才是最好的方式

nestfirst;
1. 原則上我不建議使用噴錫板來上BGA。因為平整度有問題。
2. 一年以上的PCB焊姓,建議先烘烤然後做焊性測試。焊性不良就可以回答客戶有問題,看看能不能送回PCB廠商重新處理。

請問 OSP板 SMT後 裸銅區域會變深色,
廠商測試空板十次回流過錫爐,變色但吃錫性正常,
這樣未來的壽命信賴性會不會有沒有問題?

廠商表示是因為 OSP藥劑品牌不同導致的結果
(某家會變色,也有原廠變色測試的PASS報告)

JIMIWHA;
我想問題應該不在裸銅區,OSP板的裸銅區如果沒有吃錫,日後一定會有氧化的問題。
如果擔心焊錫區的焊性有問題,應該要做切片檢查有沒有生成均勻的IMC才是最可靠的驗證。

請問
針對PAD有SOP製程,有測試的方法嗎?
比如Open/short的測試
或者是可以清楚OSP的方法
謝謝

Hank,
我想你說的應該是OSP(Organic Solderability Preservative)表面處理,這種板子只要印錫膏過回焊爐吃錫就可以了,或是過波焊爐吃錫也可以去除。


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