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現在有許多PCB表面處理工藝，常見(jiàn)的是熱風(fēng)整平、有機涂覆、化學(xué)鍍鎳/浸金、浸銀和浸錫這五種工藝，下面將逐一介紹。 1. 熱風(fēng)整平 熱風(fēng)整平又名熱風(fēng)焊料整平，它是在PCB表面涂覆熔融錫鉛焊料并用加熱壓縮空氣整（吹）平的工藝，使其形成一層既抗銅氧化，又可提供良好的可焊性的涂覆層。熱風(fēng)整平時(shí)焊料和銅在結合處形成銅錫金屬間化合物。保護銅面的焊料厚度大約有1-2mil。 PCB進(jìn)行熱風(fēng)整平時(shí)要浸在熔融的焊料中；風(fēng)刀在焊料凝固之前吹平液態(tài)的焊料；風(fēng)刀能夠將銅面上焊料的彎月?tīng)钭钚』妥柚购噶蠘蚪�。熱風(fēng)整平分為垂直式和水平式兩種，一般認為水平式較好，主要是水平式熱風(fēng)整平鍍層比較均勻，可實(shí)現自動(dòng)化生產(chǎn)。熱風(fēng)整平工藝的一般流程為：微蝕→預熱→涂覆助焊劑→噴錫→清洗。 2. 有機涂覆 有機涂覆工藝不同于其他表面處理工藝，它是在銅和空氣間充當阻隔層；有機涂覆工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，這使得它能夠在業(yè)界廣泛使用。早期的有機涂覆的分子是起防銹作用的咪唑和苯并三唑，最新的分子主要是苯并咪唑，它是化學(xué)鍵合氮功能團到PCB上的銅。在后續的焊接過(guò)程中，如果銅面上只有一層的有機涂覆層是不行的，必須有很多層。這就是為什么化學(xué)槽中通常需要添加銅液。在涂覆第一層之后，涂覆層吸附銅；接著(zhù)第二層的有機涂覆分子與銅結合，直至二十甚至上百次的有機涂覆分子集結在銅面，這樣可以保證進(jìn)行多次回流焊。試驗表明：最新的有機涂覆工藝能夠在多次無(wú)鉛焊接過(guò)程中保持良好的性能。 有機涂覆工藝的一般流程為：脫脂→微蝕→酸洗→純水清洗→有機涂覆→清洗，過(guò)程控制相對其他表面處理工藝較為容易。 3. 化學(xué)鍍鎳/浸金 化學(xué)鍍鎳/浸金工藝不像有機涂覆那樣簡(jiǎn)單，化學(xué)鍍鎳/浸金好像給PCB穿上厚厚的盔甲；另外化學(xué)鍍鎳/浸金工藝也不像有機涂覆作為防銹阻隔層，它能夠在PCB長(cháng)期使用過(guò)程中有用并實(shí)現良好的電性能。因此，化學(xué)鍍鎳/浸金是在銅面上包裹一層厚厚的、電性良好的鎳金合金，這可以長(cháng)期保護PCB；另外它也具有其它表面處理工藝所不具備的對環(huán)境的忍耐性。鍍鎳的原因是由于金和銅間會(huì )相互擴散，而鎳層能夠阻止金和銅間的擴散；如果沒(méi)有鎳層，金將會(huì )在數小時(shí)內擴散到銅中去�；瘜W(xué)鍍鎳/浸金的另一個(gè)好處是鎳的強度，僅僅5微米厚度的鎳就可以限制高溫下Z方向的膨脹。此外化學(xué)鍍鎳/浸金也可以阻止銅的溶解，這將有益于無(wú)鉛組裝。 化學(xué)鍍鎳/浸金工藝的一般流程為：酸性清潔→微蝕→預浸→活化→化學(xué)鍍鎳→化學(xué)浸金，主要有6個(gè)化學(xué)槽，涉及到近100種化學(xué)品，因此過(guò)程控制比較困難。 4. 浸銀 浸銀工藝介于有機涂覆和化學(xué)鍍鎳/浸金之間，工藝比較簡(jiǎn)單、快速；不像化學(xué)鍍鎳/浸金那樣復雜，也不是給PCB穿上一層厚厚的盔甲，但是它仍然能夠提供好的電性能。銀是金的小兄弟，即使暴露在熱、濕和污染的環(huán)境中，銀仍然能夠保持良好的可焊性，但會(huì )失去光澤。浸銀不具備化學(xué)鍍鎳/浸金所具有的好的物理強度因為銀層下面沒(méi)有鎳。另外浸銀有好的儲存性，浸銀后放幾年組裝也不會(huì )有大的問(wèn)題。 浸銀是置換反應，它幾乎是亞微米級的純銀涂覆。有時(shí)浸銀過(guò)程中還包含一些有機物，主要是防止銀腐蝕和消除銀遷移問(wèn)題；一般很難測量出來(lái)這一薄層有機物，分析表明有機體的重量少于1％。 5. 浸錫 由于目前所有的焊料都是以錫為基礎的，所以錫層能與任何類(lèi)型的焊料相匹配。從這一點(diǎn)來(lái)看，浸錫工藝極具有發(fā)展前景。但是以前的PCB經(jīng)浸錫工藝后出現錫須，在焊接過(guò)程中錫須和錫遷徙會(huì )帶來(lái)可靠性問(wèn)題，因此浸錫工藝的采用受到限制。后來(lái)在浸錫溶液中加入了有機添加劑，可使得錫層結構呈顆粒狀結構，克服了以前的問(wèn)題，而且還具有好的熱穩定性和可焊性。 浸錫工藝可以形成平坦的銅錫金屬間化合物，這個(gè)特性使得浸錫具有和熱風(fēng)整平一樣的好的可焊性而沒(méi)有熱風(fēng)整平令人頭痛的平坦性問(wèn)題；浸錫也沒(méi)有化學(xué)鍍鎳/浸金金屬間的擴散問(wèn)題——銅錫金屬間化合物能夠穩固的結合在一起。浸錫板不可存儲太久，組裝時(shí)必須根據浸錫的先后順序進(jìn)行。 6. 其他表面處理工藝 其他表面處理工藝的應用較少，下面來(lái)看應用相對較多的電鍍鎳金和化學(xué)鍍鈀工藝。 電鍍鎳金是PCB表面處理工藝的鼻祖，自從PCB出現它就出現，以后慢慢演化為其他方式。它是在PCB表面導體先鍍上一層鎳后再鍍上一層金，鍍鎳主要是防止金和銅間的擴散�，F在的電鍍鎳金有兩類(lèi)：鍍軟金（純金，金表面看起來(lái)不亮）和鍍硬金（表面平滑和硬，耐磨，含有鈷等其他元素，金表面看起來(lái)較光亮）。軟金主要用于芯片封裝時(shí)打金線(xiàn)；硬金主要用在非焊接處的電性互連。 考慮到成本，業(yè)界常常通過(guò)圖像轉移的方法進(jìn)行選擇性電鍍以減少金的使用。目前選擇性電鍍金在業(yè)界的使用持續增加，這主要是由于化學(xué)鍍鎳/浸金過(guò)程控制比較困難。 正常情況下，焊接會(huì )導致電鍍金變脆，這將縮短使用壽命，因而要避免在電鍍金上進(jìn)行焊接；但化學(xué)鍍鎳/浸金由于金很薄，且很一致，變脆現象很少發(fā)生。 化學(xué)鍍鈀的過(guò)程與化學(xué)鍍鎳過(guò)程相近似。主要過(guò)程是通過(guò)還原劑（如次磷酸二氫鈉）使鈀離子在催化的表面還原成鈀，新生的鈀可成為推動(dòng)反應的催化劑，因而可得到任意厚度的鈀鍍層�；瘜W(xué)鍍鈀的優(yōu)點(diǎn)為良好的焊接可靠性、熱穩定性、表面平整性。 |
