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什麼是HASL噴錫板表面處理？有何優缺點？
HASL是英文「Hot Air Solder Leveling」的簡稱，它的中文翻譯為「熱風焊錫整平」，它是一種PCB的表面處理(surface finish)方式，我們一般俗稱它為「噴錫」。因為HASL都是跟隨著PCB，所以大多數的情況下都會稱之為「噴錫板」來與「鍍錫」或「化錫」方式作區別。
HASL的製作通常在PCB的主體完成後，將預製電路板浸入盛有熔化焊錫池中，將PCB最外層裸露的銅表面用錫液覆蓋，以保護銅箔不會直接暴露於空氣中而氧化，然後用熱風形成的風刀來去處多餘的錫液，並整平PCB的表面錫。常見的噴錫設備可大致分為垂直與水平兩種，各有其優缺點。
HASL有分含鉛及無鉛兩種類別，本文主要談論的是無鉛HASL。
HASL噴錫板的優點：
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HASL板子的優點是便宜，相對ENIG(化鎳浸金)來說價錢也較低，但是價錢比OSP(有機保護膜)稍高。
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HASL的保存期限比OSP長。HASL的保存期限基本上與ENIG一致，如果防潮做得好，而且HASL與ENIG的表面處理層厚度與製程都符合規定，一般它們的焊性在一年的保存期限內基本上都不太會出問題，唯一要注意的是PCB本身久放後經回焊高溫時是否會有分層剝離的風險，進而影響到信賴性。如果HASL超過一年的保存期限，必須留意因為銅與錫之間擴散作用而造成IMC增厚問題。
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HASL可以很自然地與錫膏或錫液中的錫結合在一起，從而獲得較佳的潤濕(Wetting)及焊接效果，因為HASL本身就是以錫為主要材料，但HASL的潤濕性佳通常僅針對第一面回焊(1st reflow)，對於第二回焊面就不一定有這個優點，這個議題我們後面在談HASL缺點時會做進一步討論。
HASL噴錫板的缺點：
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HASL如果為純錫則容易發生錫鬚(Tin Whiskers)，可能造造成短路問題，不利細間距(fine-pitch)的零件。錫鬚的生成主要是由熱應力、化學力、機械力等因素驅動力等差值，而誘發「壓應力(compressive stress)」所導致的應力釋放結果。從許多研究中都指出，可以在銅的表面先預鍍一層鎳作為阻隔層(barrier layer)，再噴錫來抑制錫鬚的生長。
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雙面回焊製程中，因第二回焊面已經過一次回焊的高溫洗禮，其表面錫容易重新融熔產生錫珠或類似水珠受重力影響而形成滴落球狀的壟起錫點，使得PCB第二面的表面不平整，將影響錫膏量印刷的精準度，進而影響到焊錫品質。
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第一次回焊與第二次回焊的間隔如果太久，可能使得第二回焊面的表面錫與空氣接觸而發生氧化形成鈍化層，進而影響第二回焊面的焊接品質。
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雙面HASL的噴錫厚度如果太薄，在第一次回焊時，第二回焊面也同時會增加錫銅IMC的厚度，也就是第一次回焊將吃掉第二回焊面的錫層，將使得第二面回焊時沒有多餘的錫層來與錫膏中的錫連結在一起，可能造成不潤濕(non-wetting)或焊錫強度變差問題。一般我們會建議HASL板子的噴錫厚度應該如下：對於大面銅區要求要在2.54µm以上為佳，最小也不應低於2µm；對於QFP及週邊零件建議要在5µm以上；對於BGA焊墊要求要在11.4µm以上。
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HASL的焊接與OSP一樣都是銅基地。所以焊接完成後的初期會生成具有良好強度的IMC之Cu6Sn5，但使用一段時間後則會漸漸從Cu6Sn5轉變為不良IMC之Cu3Sn，可能引發零件掉落問題。可以在噴錫或是錫膏的配方中加入鎳(Ni)以抑制Cu3Sn的生成速率，改善原來HASL長期信賴度的問題。
左圖為HASL吃錫不良，非本案例圖片。
工作熊個人對選用HASL板時間的建議
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HASL最好僅使用於單面板。這樣可以避免第二回焊面的諸多問題。
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建議HASL板的製程需加入防錫鬚的解決方案。
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如果還是要使用HASL於雙面板，建議layout時將細間腳零件及對錫膏量較敏感的零件優先放置於第一回焊面，這樣可以避免空焊及短路的出現。
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HASL板需嚴格管控噴錫的厚度，建議列為IQC進料檢驗的主要檢查項目。
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HASL在SMA(Surface Mount Assembly)的第一次回焊與第二次回焊間隔建議控制在24H~72H以內，否則建議重新真空包裝或存放氮氣櫃，以避免與空氣接觸而生成太多鈍化錫，影響後續的焊接品質。
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SMT採用HASL板時，建議採用含鎳(Ni)配方的錫膏，以延緩劣質IMC之Cu3Sn的生長速率，加強長期信賴度。
延伸閱讀：
- 霧錫(Matte tin)與亮錫 (Bright tin)的差別
- 何謂「銅」基地與「鎳」基地電路板(PCB)？
- 電子工業中零件或電路板鍍鎳(Ni)的目的何在？
- 無鉛噴錫板(HASL)吃錫上錫潤濕不良原因(資料收集)
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