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各种常用PCB 可焊性表面的比较

作者:  来源:   更新时间:2016-08-30  阅读数:170
各种常用PCB 可焊性表面的比较

一、目前PCB 各种常用的可焊表面处理分别为:
    
有机预焊剂(OSP) --Organic Solderability Preservatives

    喷锡(HASL)--- Hot Air Solder Levelling

    浸银(Immersion Silver Ag)

    浸锡(Immersion Tin Sn)

    化镍浸金(Electroless Nickel Immersion Gold, ENIG) 
    单面板的松香(Rosin)、双面多层的电镀镍金(Ni-Au)在此未作讨论,它们是最基本的表面处理方法,也是最广泛使用的方法。 

    因喷锡板已突破设备、材料(Sn-Cu-Ni)的瓶颈,并成功量产,故喷锡已成PCB 无铅表面处理的首选。

 

二、各种常用可焊表面处理焊接BGA (约美金100cent 铜币大小的BGA 
   

    经拉力试验所得知强度比较表:

处理Finish

拉力Min ℓbs

拉力 Avg ℓbs

拉力Max ℓbs

差值ℓbs

保焊剂OSP

384

395

404

20

喷锡HASL

376

396

410

34

浸银Ag

373

389

401

28

浸锡Sn

350

382

404

54

化镍浸金ENIG

267

375

403

136

                                                                                                                                     上表摘自PC FAB 上的资料

 本地图片,请重新上传
 
 
 
三、各种表面处理之优点及缺点比较:

  表面处理

优 点

缺 点

  保焊剂O.S.P.

(a) 焊锡性特佳是各种表面处理焊锡强度的指标(benchmark)

(b) 对过期板子可重新Recoating一次

(c) 平整度佳适合SMT装配作业

(d) 可作无铅制程

 

(a) 打开包装袋后须在24小时内焊接完毕以免焊锡性不良

(b) 在作业时必须戴防静电手套以防止板子被污染

(c) IR Reflowpeak temp220对于无铅锡膏peak temp要达到240时第二面作业时之焊锡性能否维持目前被打问号〝?但喜的是目前耐高温的O.S.P已经出炉有待进一步澄清.

(d) OSP有绝缘特性因此testing pad一定有加印锡膏作业以利测试顺利.在有孔的testing pad更应在钢板stencil用特殊的开法让锡膏过完IR,只在pad及孔壁边上而不盖孔以减少测试误判.

(e) 无法使用ICT测试,ICT测试会破坏OSP表面保护层而造成焊盘氧化.

  喷锡HASL

(a) OSP一样其焊锡性也是特性,也同样是各种表面处理焊锡强度指标(Benchmark)

(b) 由于锡铅板测试点与探针接触良好¸测试比较顺利

(c) 目前制程与QC手法无须改变

(d) 由于喷锡多层板在有铅制程中占90%以上,而且技术较成熟,而无铅喷锡目前与有铅喷锡的差异仅是喷锡设备的改良及材料(63/37Sn-Cu-Ni)更换,故无铅喷锡仍是无制程的首选.

(a) 平整度差find pitch, SMT装配时容易发生锡量不致性容易造成短路或焊锡因锡量不足造成焊接不良情形.

(b) 喷锡板在PCB制程时容易造成锡球(Solder Ball)使得S.M.T装配时发生短路现象发生.

 

  浸银Ag

(a) 平整度佳适合S.M.T装配作业

(b) 适合无铅制程

(c) 未来无铅制程之王座后选板

(a) 焊锡强度不如OSPHASL.

(b) 基本上不得Baking, 如育Baking 必须在110, 1小时以内完成以免影响焊锡性

(c) 在空气中怕氧化更怕氯化及硫化,因此存放及作业场所绝对不能有酸,氯或硫化物,因此作业时希望能比照O.S.P.在打开包装后24小时焊接完毕(最长也须在3天内完成)以避免因水气问题要Baking时又被上述条件限制而进退两难.

(d) 包装材料不得含酸及硫化物.

  浸锡

(a)平整度佳适合SMT装配作业

(b)可作无铅制程

(a)焊锡强度比浸银还差

(b)本为无铅制程明天之星但因储存时及过完IR ReflowIMC (Intermetallic compound)容易长厚而造成焊锡性不良.

(c) 基本上不得Baking, 如育Baking 必须在110, 1小时以内完成以免影响焊锡性

(d) 希望能比照O.S.P.在打开包装后24小时焊接完毕(最长也须在3天内完成以避免因水气问题要Baking时又被上述条件限制而进退两难.

  化镍浸金

  ENIG

(a) 平整度佳适合SMT装配作业

(b) 由因金导电性特性对于板周围须要良好的接触或对于按键用的产品如手机类仍是最佳的选择

(c) 可作无铅制程

 

(a) 焊锡强度最差

(b) 容易造成BGA处焊接后之裂痕其原因为先天焊锡强度很差,装配线操作空间小也可能是PCB板本身上镍容易氧化操作空间同样很小因此PCBAPCB间常为此问题争议不断

  化镍浸金加保焊剂

  ENIG + O.S.P

(a) 此为改良型的化镍浸金作法,其目的是保存在要导电接触区或按键区保留化镍浸金但将要焊接的地方或重要焊接地方如BGA处改为O.S.P.作业如此一来即可保留化镍浸金的最佳导电又可保持O.S.P.的最佳焊锡强度目前手机板大部份用此方式作业

(b) 平整度佳适合作SMT装配作业

(e) 适合无铅制程

(a) 其缺点与保焊剂O.S.P相同

(b) 由于是两种表面处理PCB作业及流程繁多制程也复杂成本增加价钱较贵在所难免
 

四、结论
    每一种表面处理的方法都是在原有的方法不能适应电子装配的需求下开发出来的,各有其优点和缺点。PCB行业只能以满足电子装配的要求为目标,装配密度的增加对PCB表面的平整度和焊接强度不断提出新要求,但任何一种新技术均不可能完美达到此两种要求。
    基于成本和可操作性, 最基本的表面处理方法(单面板的松香、双面多层板的喷锡和电镀镍金)仍然是最可靠和广泛使用。