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開關(guān)電源之電路板表面處理技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

來源:東莞市成良智能科技   發(fā)布時(shí)間:2019-09-20   點(diǎn)擊量:1247



開關(guān)電源的這幾種電路板的表面處理是目前較常見的制程,說目前沒有最完美的表面處理,所以才會(huì)有這么多種選擇,每一種表面處理都各有其優(yōu)缺點(diǎn)。
一、開關(guān)電源之電路板表面處理技術(shù)-裸銅板:純銅如果暴露在空氣中很容易被氧化,外層必須要有上述保護(hù)層。所以就需要在電路板加工中進(jìn)行表面處理。優(yōu)點(diǎn):成本低、表面平整,焊接性良好(在沒有被氧化的情況下)。

缺點(diǎn):容易受到酸及濕度影響,不能久放,拆封后需在2小時(shí)內(nèi)用完,因?yàn)殂~暴露在空氣中容易氧化;無法使用于雙面板,因?yàn)榻?jīng)過第一次回流焊后第二面就已經(jīng)氧化了。如果有測(cè)試點(diǎn),必須加印錫膏以防止氧化,否則后續(xù)將無法與探針接觸良好。

二、開關(guān)電源之電路板表面處理技術(shù)-OSP工藝板:OSP不同于其它表面處理工藝之處為:它的作用是在銅和空氣間充當(dāng)阻隔層,簡(jiǎn)單地說,OSP就是在潔凈的裸銅表面上,以化學(xué)的方法長(zhǎng)出一層有機(jī)薄膜。因?yàn)槭怯袡C(jī)物,不是金屬,所以比噴錫工藝還要便宜。
優(yōu)點(diǎn):具有裸銅板焊接的所有優(yōu)點(diǎn),過期的板子也可以重新做一次表面處理。
缺點(diǎn):1.OSP透明無色,所以檢查起來比較困難,很難辨別是否經(jīng)過OSP處理。
2.OSP本身是絕緣的,不導(dǎo)電,會(huì)影響電氣測(cè)試。所以測(cè)試點(diǎn)必須開鋼網(wǎng)加印錫膏以去除原來的OSP層才能接觸針點(diǎn)作電性測(cè)試。OSP更無法用來作為處理電氣接觸表面,比如按鍵的鍵盤表面。
3.OSP容易受到酸及溫度影響。使用于二次回流焊時(shí),需在一定時(shí)間內(nèi)完成,通常第二次回流焊的效果會(huì)比較差。存放時(shí)間如果超過三個(gè)月就必須重新表面處理。打開包裝后需在24小時(shí)內(nèi)用完

三、開關(guān)電源之電路板表面處理技術(shù)-熱風(fēng)整平:熱風(fēng)整平又名熱風(fēng)焊料整平,它是在開關(guān)電源之PCB表面涂覆熔融錫鉛焊料并用加熱壓縮空氣整平(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(jié)合處形成銅錫金屬化合物,其厚度大約有1~2mil。
優(yōu)點(diǎn):成本低缺點(diǎn):1.HASL技術(shù)處理過的焊盤不夠平整,共面性不能滿足細(xì)間距焊盤的工藝要求。2.不環(huán)保,鉛對(duì)環(huán)境有害

四、開關(guān)電源之電路板表面處理技術(shù)-鍍金板:鍍金使用的是真正的黃金,即便只鍍了很薄一層,就已經(jīng)占了電路板成本的近10%。使用金作為鍍層,一是為了方便焊接,二是為了防腐蝕。即使是用了好幾年的內(nèi)存條的金手指,依然是閃亮如初,若是使用了相同時(shí)間的銅、鋁、鐵,現(xiàn)在已經(jīng)銹成一堆廢品。鍍金層大量應(yīng)用在開關(guān)電源之電路板的元器件焊盤、金手指、連接器彈片等位置。

優(yōu)點(diǎn):導(dǎo)電性強(qiáng),抗氧化性好,壽命長(zhǎng)。鍍層致密,比較耐磨,一般用在邦定、焊接及插拔的場(chǎng)合     缺點(diǎn):成本較高,焊接強(qiáng)度較差。

五、開關(guān)電源之電路板表面處理技術(shù)-化金/沉金:化鎳浸金(ENIG),也稱化鎳金、沉鎳金,簡(jiǎn)稱化金與沉金。ENIG是通過化學(xué)方法在銅面上包裹一層厚厚的,電性能良好的鎳金合金并可以長(zhǎng)期保護(hù)開關(guān)電源之PCB。內(nèi)層鎳的沉積厚度一般為120~240μin(約3~6μm),外層的金的沉積厚度一般為2~4μinch(0.05~0.1μm)。不像OSP那樣僅作為防銹阻隔層,其能夠在開關(guān)電源之PCB長(zhǎng)期使用過程中有用并實(shí)現(xiàn)良好的電性能。另外它也具有其它表面處理工藝所不具備的對(duì)環(huán)境的忍耐性。
優(yōu)點(diǎn):1.ENIG處理過的開關(guān)電源之PCB表面非常平整,共面性很好,適合用于按鍵接觸面。

2.ENIG可焊性極佳,金會(huì)迅速融入融化的焊錫里面,焊錫與Ni形成Ni/Sn金屬化合物。
缺點(diǎn):工藝流程復(fù)雜,而且想要達(dá)到很好的效果需要嚴(yán)格控制工藝參數(shù)。最麻煩的是,EING處理過的開關(guān)電源之PCB表面在ENIG或焊接過程中很容易產(chǎn)生黑盤效益。黑盤的直接表現(xiàn)為Ni過度氧化,金過多,會(huì)使焊點(diǎn)脆化,影響可靠性。

六、開關(guān)電源之電路板表面處理技術(shù)-化學(xué)鍍鎳鈀浸金:相比化鎳金,ENEPIG在鎳和金之間多了一層鈀,在置換金的沉積反應(yīng)中,化學(xué)鍍鈀層會(huì)保護(hù)鎳層防止它被交置換金過度腐蝕,鈀在防止出現(xiàn)置換反應(yīng)導(dǎo)致的腐蝕現(xiàn)象的同時(shí),為浸金作好充分準(zhǔn)備。鎳的沉積厚度一般為120~240μin(約3~6μm),鈀的厚度為4~20μin(約0.1~0.5μm)。金的沉積厚度一般為1~4μin(0.02~0.1μm)。

優(yōu)點(diǎn):它的應(yīng)用范圍非常廣泛,同時(shí)化學(xué)鎳鈀金表面處理相對(duì)化鎳金表面處理可有效防止黑盤(Black Pad)缺陷引起的連接可靠性問題,可以代替化鎳金。
缺點(diǎn): ENEPIG雖然有很多優(yōu)點(diǎn),但是鈀的價(jià)格昂貴,是一種短缺資源。同時(shí)與化鎳金一樣,其工藝控制要求嚴(yán)格。

七、開關(guān)電源之電路板表面處理技術(shù)噴錫-電路板:銀色的板子叫做噴錫板。在銅的線路外層噴一層錫,也能夠有助于焊接。但是無法像黃金一樣提供長(zhǎng)久的接觸可靠性。對(duì)于已經(jīng)焊接好的開關(guān)電源之元器件沒什么影響,但是對(duì)于長(zhǎng)期暴露在空氣中的焊盤,可靠性是不夠的,例如接地焊盤、彈針插座等。長(zhǎng)期使用容易氧化銹蝕,導(dǎo)致接觸不良?;旧嫌米餍?shù)碼產(chǎn)品的開關(guān)電源之電路板,無一例外的是噴錫板,原因就是便宜。

優(yōu)點(diǎn):價(jià)格較低,焊接性能佳。
缺點(diǎn):不適合用來焊接細(xì)間隙的引腳以及過小的開關(guān)電源之元器件,因?yàn)閲婂a板的表面平整度較差。在開關(guān)電源之PCB加工中容易產(chǎn)生錫珠(solder bead),對(duì)細(xì)間隙引腳(fine pitch)元器件較易造成短路。使用于雙面SMT工藝時(shí),因?yàn)榈诙嬉呀?jīng)過了一次高溫回流焊,極容易發(fā)生噴錫重新熔融而產(chǎn)生錫珠或類似水珠受重力影響成滴落的球狀錫點(diǎn),造成表面更不平整進(jìn)而影響焊接問題。

八、開關(guān)電源之電路板表面處理技術(shù)-浸銀:浸銀工藝介于OSP和化學(xué)鍍鎳/浸金之間,工藝較簡(jiǎn)單、快速。浸銀是置換反應(yīng),它幾乎是亞微米級(jí)的純銀涂覆(5~15μin,約0.1~0.4μm)。有時(shí)浸銀過程中還包含一些有機(jī)物,主要是防止銀腐蝕和消除銀遷移問題,一般很難量測(cè)出來這一薄層的有機(jī)物,分析表明有機(jī)體的重量少于1%。即使暴露在熱、濕和污染的環(huán)境中,仍能提供很好的電性能和保持良好的可焊性,但會(huì)失去光澤。

優(yōu)點(diǎn):浸銀焊接面可焊性良好,共面性很好,同時(shí)又不像OSP那樣存在導(dǎo)電障礙,但是作為接觸面(如按鍵面)時(shí),其強(qiáng)度沒有金好。
缺點(diǎn):浸銀有一個(gè)重要的問題就是銀的電子遷移問題,當(dāng)暴露在潮濕環(huán)境下時(shí),銀會(huì)在電壓的作用下產(chǎn)生電子遷移,通過向銀內(nèi)添加有機(jī)成分可以降低電子遷移問題。

九、開關(guān)電源之電路板表面處理技術(shù)-浸錫:由于目前所有焊料是以錫為基礎(chǔ)的,所以錫層能與任何類型的焊料相匹配。但以前的開關(guān)電源之PCB經(jīng)浸錫工藝后易出現(xiàn)錫須,在焊接過程中錫須和錫遷移會(huì)帶來可靠性問題,因此限制了浸錫工藝的采用。后在浸錫溶液中加入了有機(jī)添加劑,使錫層結(jié)構(gòu)呈顆粒狀結(jié)構(gòu),克服了之前的問題,而且還具有好的熱穩(wěn)定性和可焊性。

浸錫的最大弱點(diǎn)是壽命短,尤其是存放于高溫高濕的環(huán)境下時(shí),Cu/Sn金屬間化合物會(huì)不斷增長(zhǎng),直到失去可焊性。錫的沉積厚度不低于40μin(1.0μm)是比較合理的,這樣才能提供一個(gè)純錫表面,以滿足可焊性要求。
缺點(diǎn):浸錫的最大弱點(diǎn)是壽命短,尤其是存放于高溫高濕的環(huán)境下時(shí),Cu/Sn金屬間化合物會(huì)不斷增長(zhǎng),直到失去可焊性。也沒有化學(xué)鍍鎳/浸金金屬間的擴(kuò)散問題;只是浸錫板不可以存儲(chǔ)太久。
每種開關(guān)電源之電路板表面處理工藝各有起獨(dú)到之處,應(yīng)用范圍也不大相同。但化鎳鈀浸金(ENEPIG)是一種萬能的處理方法,它能夠滿足各種組裝場(chǎng)合的要求。


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