PCB设计之“PCB表面工艺”

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本文主要介绍PCB的表面工艺，主要包括OSP、镀金、沉金等等。

常见的PCB表面处理工艺如下：

• 热风整平（喷锡）
  
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热风整平又名热风焊料整平（俗称喷锡），它是在PCB表面涂覆熔融锡（铅）焊料并用加热压缩空气整（吹）平的工艺，使其形成一层既抗铜氧化，又可提供良好的可焊性的涂覆层。热风整平时焊料和铜在结合处形成铜锡金属间化合物。PCB进行热风整平时要沉在熔融的焊料中；风刀在焊料凝固之前吹平液态的焊料；风刀能够将铜面上焊料的弯月状最小化和阻止焊料桥接。

• 有机可焊性保护剂（OSP）
  
  

OSP是印刷电路板（PCB）铜箔表面处理的符合RoHS指令要求的一种工艺。OSP是Organic Solderability Preservatives的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux。简单地说，OSP就是在洁净的裸铜表面上，以化学的方法长出一层有机皮膜。

这层膜具有防氧化，耐热冲击，耐湿性，用以保护铜表面在常态环境中不再继续生锈（氧化或硫化等）；但在后续的焊接高温中，此种保护膜又必须很容易被助焊剂所迅速清除，如此方可使露出的干净铜表面得以在极短的时间内与熔融焊锡立即结合成为牢固的焊点。

• 全板镀镍金

  
  

镀镍金是在PCB表面导体先镀上一层镍后再镀上一层金，镀镍主要是防止金和铜间的扩散。现在的电镀镍金有两类：镀软金（纯金，金表面看起来不亮）和镀硬金（表面平滑和硬，耐磨，含有钴等其他元素，金表面看起来较光亮）。软金主要用于芯片封装时打金线；硬金主要用在非焊接处的电性互连。

• 沉金
  
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沉金是在铜面上包裹一层厚厚的、电性良好的镍金合金，这可以长期保护PCB；另外它也具有其它表面处理工艺所不具备的对环境的忍耐性。此外沉金也可以阻止铜的溶解，这将有益于无铅组装。

• 沉锡
  
  

由于目前所有的焊料都是以锡为基础的，所以锡层能与任何类型的焊料相匹配。沉锡工艺可以形成平坦的铜锡金属间化合物，这个特性使得沉锡具有和热风整平一样的好的可焊性而没有热风整平令人头痛的平坦性问题；沉锡板不可存储太久，组装时必须根据沉锡的先后顺序进行。

• 沉银
  
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沉银工艺介于有机涂覆和化学镀镍/沉金之间，工艺比较简单、快速；即使暴露在热、湿和污染的环境中，银仍然能够保持良好的可焊性，但会失去光泽。沉银不具备化学镀镍/沉金所具有的好的物理强度因为银层下面没有镍。

• 化学镍钯金
  
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化学镍钯金与沉金相比是在镍和金之间多了一层钯，钯可以防止出现置换反应导致的腐蚀现象，为沉金作好充分准备。金则紧密的覆盖在钯上面，提供良好的接触面。

• 电镀硬金
  
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为了提高产品耐磨性能，增加插拔次数而电镀硬金。

其中镀金和沉金工艺的区别如下表所示：

- ?" y/ H( o/ x  E- ?; U	镀金	沉金
工艺	通过电镀的方式，使金粒子附着到pcb板上，所以叫电金，因为附着力强，又称为硬金，内存条的金手指为硬金，耐磨，绑定的pcb一般也用镀金	通过化学反应，金粒子结晶，附着到pcb的焊盘上，因为附着力弱，又称为软金
工艺先后程序不同	在做阻焊之前做此工艺，因为镀金需要两个电极，一个是pcb板子，一个是缸槽，如果pcb板做完阻焊，就不能导电了，也就不能镀上金	在做阻焊之后，和沉锡一样，化学方法，有漏铜皮的地方就会附着上金
对贴片的影响	在做阻焊之前做，做过之后，不太容易上锡（因为电镀很光滑）	在做阻焊之后，贴片容易上锡（因为化学反应有一定的粗糙度）
厚度	可1~3麦（μmil），另假如大于3麦，称做锢金。锢金的金厚可大于3麦，可到30麦，50麦，甚至更高。	1~3麦，注：1麦=0.0254μm，常规为金厚1麦。

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几种常见的表面工艺的区别如下表所示：

* l5 U, w  N) H' D6 R0 P	热风整平	化学锡	化学银	OSP	镀金	沉金
保存寿命（月）	12	12	12	6	6	6
可回流次数	4	5	5	4	4	4
成本	中等	中等	中等	低	高	高
工艺复杂度	高	中等	中等	低	高	高
工艺温度℃	250	50	70	40	55~60	80
厚度（μm）	1~25	0.05~0.2	0.8~1.2	0.2~0.5	Ni：4~5 Au＞0.05	Ni：3~5 Au：0.05~0.2 4 M' {1 Q. G9 ~% t' o; i' W

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常用的还是OSP、化金之类的