PCB表面處理分類及特點

1、 簡 單 來 說，表 面 處 理 是 指 改 變 物 件 的 表 面，從 而 給 予 表 面 新 的 性 質(zhì)。 表 面 處 理 的 對 像 可 以 是 金 屬(例如 鋼 鐵)， 也 可 以 是 非 金 屬(例如 塑膠)。 簡單來說，電鍍指借助外界直流電的作用，在 溶液中進行電解反應(yīng)，使導(dǎo)電體例如金屬的表 面沉積一金屬或合金層。 所謂電解反應(yīng)是指”利用外加電流引起非自發(fā) 性氧化還原反應(yīng)”。 以氰化浴、硫酸浴及焦磷酸浴為主。除氰化浴外皆為二價 銅沉積，氰化浴適合鐵及鋅合金底材電鍍，配合合適光澤 劑，可得平滑光澤之鍍層。鍍層均一性佳，鍍液安定已應(yīng) 用多年，但鍍液含大量氰化物毒性高，廢水處理成本高，

2、除滾鍍及預(yù)鍍外已逐漸被取代。 硫酸浴配合合適的添加劑，填平及光澤性高、成本低、管 理容易，廢水處理成本低，已大量應(yīng)用於電路板、裝飾品、 電鑄等領(lǐng)域。 焦磷酸浴配合合適的添加劑.曾用於電路板。但廢水處理麻 煩，除鋅合金底鍍外，以被硫酸浴取代。 以硫酸浴為主，瓦茲浴為其代表，鍍液成本低， 管理容易，大量應(yīng)用於各種工業(yè)及裝飾用途， 針對電子零件及電鑄要求，氨基磺酸浴具備低 應(yīng)力，高延展性、較佳的封孔性及高濃度配方， 已部份取代了硫酸浴。 鎳鍍層之光澤性及平整性等性質(zhì)，主要是靠鎳添加劑。 一般鍍鎳添加劑可分為光澤劑 (BRIGHTENER)、柔軟 劑 (CARRIER) 及濕潤劑 (WETTING)。

3、添加的頻率及液 量則視底材的粗糙、所需的厚度、以及要求的光澤度和 平整性而定。鍍液應(yīng)定期分析並補充，時時維持鍍液中 各成份之有效濃度，才能保持鍍層之品質(zhì)。 以氰化浴為主，分為鹼性、中性和酸性。鍍液中除了金離 子(俗稱金鹽)，應(yīng)含有導(dǎo)電鹽、平衡導(dǎo)電鹽(緩衝鹽)、光 澤劑；另光澤劑又可分有機、合金兩種添加劑。 金鹽：金氰化鉀，提供金析出之補充，所以鍍金時，陽極 通常為鈍性陽極。 導(dǎo)電鹽：提供鍍液中導(dǎo)電之效果。 平衡導(dǎo)電鹽：提供鍍液中酸鹼平衡，導(dǎo)電之效果。 光澤劑(有機)：提供光澤度、平整性之用。 光澤劑(合金)：提供色澤變化，硬度之用。 鹼性浴的均一性良好，不易和類金屬不純物共析；中性浴 可共析形

4、成合金鍍層；酸性浴亦可形成合金鍍層，可厚鍍， 具較佳之封孔性，硬度及耐磨性均較優(yōu)異，特別適合電子 零件之要求。 鍍鍍(Plating) (Plating) 電鍍電鍍 (Electroplating) (Electroplating) 自自催化鍍催化鍍 (Auto-catalytic Plating)(Auto-catalytic Plating)，一般一般稱稱 為為 “化化學(xué)鍍學(xué)鍍 (Chemical Plating)”(Chemical Plating)”、“無無電鍍電鍍 ( (ElectrolessElectroless Plating) Plating)等等 浸漬鍍浸漬鍍(Immersi

5、on Plating) (Immersion Plating) 陽極氧化陽極氧化 (Anodizing) (Anodizing) 化學(xué)化學(xué) 轉(zhuǎn)化層轉(zhuǎn)化層 (Chemical Conversion Coating) (Chemical Conversion Coating) 鋼鐵鋼鐵 發(fā)藍發(fā)藍 (Blackening)(Blackening)，俗稱俗稱 煲黑煲黑 鋼鐵鋼鐵 磷磷化化( (PhosphatingPhosphating) ) 鉻鉻酸鹽酸鹽 處處理理( (ChromatingChromating) ) 金屬金屬 染色染色(Metal (Metal ColouringColouring)

6、 ) 涂裝涂裝(Paint Finishing)(Paint Finishing)，包括各種包括各種涂裝如涂裝如手工手工涂裝、涂裝、 靜電靜電涂裝、電泳涂裝等涂裝、電泳涂裝等 熱浸鍍熱浸鍍(Hot dip) (Hot dip) 熱浸熱浸鍍鋅鍍鋅(Galvanizing),(Galvanizing),俗稱俗稱 鉛水鉛水 熱浸熱浸鍍錫鍍錫(Tinning)(Tinning) 乾乾式鍍法式鍍法 PVD PVD 物理氣相沈積法物理氣相沈積法(Physical Vapor Deposition) (Physical Vapor Deposition) 陰極濺射陰極濺射 真空鍍真空鍍(Vacuum Pla

7、ting) (Vacuum Plating) 離子離子鍍鍍(Ion Plating) (Ion Plating) CVD CVD 化學(xué)化學(xué)氣相沈積法氣相沈積法(Chemical Vapor Deposition)(Chemical Vapor Deposition) 處理處理Finish 拉力拉力Min bs 拉力拉力 Avg bs 拉力拉力Max bs 落差落差bs 保焊劑保焊劑OSP38439540420 噴錫噴錫HASL37639641034 浸銀浸銀Ag37338940128 浸錫浸錫Sn35038240454 化鎳浸金化鎳浸金 ENIG 267375403136 保焊劑保焊劑 O.S

8、.P. (a) 焊錫性特佳是各種表面處焊錫性特佳是各種表面處 理焊錫強度的指標理焊錫強度的指標 (benchmark) (b) 對過期板子可重新對過期板子可重新 Recoating一次一次 (c) 平整度佳平整度佳, 適合適合SMT裝配裝配 作業(yè)作業(yè) (d) 可作無鉛製程可作無鉛製程 (a) 打開包裝袋後須在打開包裝袋後須在24小時內(nèi)焊接完畢小時內(nèi)焊接完畢, 以免以免 焊錫性不良焊錫性不良 (b) 在作業(yè)時必須戴防靜電手套以防止板子被在作業(yè)時必須戴防靜電手套以防止板子被 污染污染 (c)IR Reflow的的peak temp為為220對於無鉛錫對於無鉛錫 膏膏peak temp要達到要達到2

9、40時第二面作業(yè)時時第二面作業(yè)時 之焊錫性能否維持目前被打問號之焊錫性能否維持目前被打問號?, 但但 喜的是目前耐高溫的喜的是目前耐高溫的O.S.P已經(jīng)出爐已經(jīng)出爐, 有待有待 進一步澄清進一步澄清. (d) 因因OSP有絕緣特性有絕緣特性, 因此因此testing pad一定有一定有 加印錫膏作業(yè)以利測試順利加印錫膏作業(yè)以利測試順利.在有孔的在有孔的 testing pad更應(yīng)在鋼板更應(yīng)在鋼板stencil用特殊的開法用特殊的開法 讓錫膏過完讓錫膏過完IR後後, 只在只在pad及孔壁邊上而不及孔壁邊上而不 蓋孔蓋孔, 以減少測試誤判以減少測試誤判. (e)(e) 無法使用無法使用ICT測試測

10、試,因因ICT測試會破壞測試會破壞OSP 表面保護層而造成焊盤氧化表面保護層而造成焊盤氧化. (a) 與與OSP一樣其焊錫性也是特一樣其焊錫性也是特 性性, 也同樣是各種表面處理焊也同樣是各種表面處理焊 錫強度指標錫強度指標(Benchmark) (b) 由於錫鉛板測試點與探針接由於錫鉛板測試點與探針接 觸良好觸良好測試比較順利測試比較順利 (c)(c)目前制程與目前制程與QC手法無須改變手法無須改變 (d) 由于噴錫多層板在有鉛制程由于噴錫多層板在有鉛制程 中占中占90%以上以上,而且技術(shù)較成而且技術(shù)較成 熟熟,而無鉛噴錫目前與有鉛噴而無鉛噴錫目前與有鉛噴 錫的差異僅是噴錫設(shè)備的改錫的差異僅

11、是噴錫設(shè)備的改 良及材料良及材料(63/37改改Sn-Cu-Ni) 更換更換,故無鉛噴錫仍是無故無鉛噴錫仍是無鉛鉛制制 程的首選程的首選. (a) 平整度差平整度差find pitch, SMT裝配時容易裝配時容易 發(fā)生錫量不致性發(fā)生錫量不致性, 容易造成短路或焊容易造成短路或焊 錫因錫量不足造成焊接不良情形錫因錫量不足造成焊接不良情形. (b) 噴錫板在噴錫板在PCB製程時容易造成錫球製程時容易造成錫球 (Solder Ball)使得使得S.M.T裝配時發(fā)生短裝配時發(fā)生短 路現(xiàn)象發(fā)生路現(xiàn)象發(fā)生. (a) 平整度佳適合平整度佳適合S.M.T裝配裝配 作業(yè)作業(yè) (b) 適合無鉛製程適合無鉛製程

12、(c) 未來無鉛製程之王座後選未來無鉛製程之王座後選 板板 (a) 焊錫強度不如焊錫強度不如OSP或或HASL. (b) 基本上不得基本上不得Baking, 如育如育Baking 必須在必須在110, 1, 1小時小時以內(nèi)完成以內(nèi)完成, 以免影響焊錫性以免影響焊錫性 (a) 在空氣中怕氧化更怕氯化及硫化在空氣中怕氧化更怕氯化及硫化, 因此存放及作業(yè)場所絕對不能有因此存放及作業(yè)場所絕對不能有 酸酸,氯或硫化物氯或硫化物,因此作業(yè)時希望因此作業(yè)時希望 能比照能比照O.S.P.在打開包裝後在打開包裝後24小小 時焊接完畢時焊接完畢(最長也須在最長也須在3天內(nèi)完天內(nèi)完 成成)以避免因水氣問題要以避免因

13、水氣問題要Baking時時 又被上述條件限制而進退兩難又被上述條件限制而進退兩難. (b) 包裝材料不得含酸及硫化物包裝材料不得含酸及硫化物. (a)平整度佳適合平整度佳適合SMT裝配裝配 作業(yè)作業(yè) (b)可作無鉛製程可作無鉛製程 (a)焊錫強度比浸銀還差焊錫強度比浸銀還差 (b)本為無鉛製程明天之星本為無鉛製程明天之星, 但因儲存但因儲存 時及過完時及過完IR Reflow後後IMC (Intermetallic compound)容易長容易長 厚厚. 而造成焊錫性不良而造成焊錫性不良. (c) 基本上不得基本上不得Baking, 如育如育Baking 必須在必須在110, 1, 1小時小時

14、以內(nèi)完成以內(nèi)完成, 以免影響焊錫性以免影響焊錫性 (d) 希望能比照希望能比照O.S.P.在打開包裝後在打開包裝後 24小時焊接完畢小時焊接完畢(最長也須在最長也須在3天天 內(nèi)完成內(nèi)完成) 以避免因水氣問題要以避免因水氣問題要 Baking時又被上述條件限制而進時又被上述條件限制而進 退兩難退兩難. (a)平整度佳適合平整度佳適合SMT裝裝 配作業(yè)配作業(yè) (b)由因金導(dǎo)電性特性對由因金導(dǎo)電性特性對 於板周圍須要良好的於板周圍須要良好的 接觸或?qū)栋存I用的接觸或?qū)栋存I用的 產(chǎn)品如手機類仍是最產(chǎn)品如手機類仍是最 佳的選擇佳的選擇 (c) 可作無鉛製程可作無鉛製程 (a)焊錫強度最差焊錫強度最差

15、(b)容易造成容易造成BGA處焊接後之裂處焊接後之裂 痕痕, 其原因為先天焊錫強度很差其原因為先天焊錫強度很差, 裝裝 配線操作空間小配線操作空間小, 也可能是也可能是 PCB板本身上鎳容易氧化板本身上鎳容易氧化, 操操 作空間同樣很小作空間同樣很小, 因此因此PCBA 及及PCB間常為此問題爭議不斷間常為此問題爭議不斷 化鎳浸金化鎳浸金 加保焊劑加保焊劑 ENIG + O.S.P (a) 此為改良型的化鎳浸金此為改良型的化鎳浸金 作法作法, 其目的是保存在要其目的是保存在要 導(dǎo)電接觸區(qū)或按鍵區(qū)保導(dǎo)電接觸區(qū)或按鍵區(qū)保 留化鎳浸金留化鎳浸金. 但將要焊接但將要焊接 的地方或重要焊接地方的地方或重

16、要焊接地方 如如BGA處改為處改為O.S.P.作業(yè)作業(yè). 如此一來即可保留化鎳如此一來即可保留化鎳 浸金的最佳導(dǎo)電又可保浸金的最佳導(dǎo)電又可保 持持O.S.P.的最佳焊錫強度的最佳焊錫強度, 目前手機板大部份用此目前手機板大部份用此 方式作業(yè)方式作業(yè) (b) 平整度佳適合作平整度佳適合作SMT裝裝 配作業(yè)配作業(yè) (e) 適合無鉛製程適合無鉛製程 (a)其缺點與保焊劑其缺點與保焊劑O.S.P相同相同 (b) 由於是兩種表面處理由於是兩種表面處理PCB作業(yè)及作業(yè)及 流程繁多流程繁多. 製程也複雜製程也複雜, 成本增成本增 加加, 價錢較貴在所難免價錢較貴在所難免 特性項目 噴錫 化學(xué)鎳金 有機保焊劑

17、 化學(xué)浸錫 化學(xué)銀 表面平整性 差 好 佳 佳 佳 顏色 亮灰色 金色 銅色 銀色 銀色 設(shè)備 垂直/水平 垂直 水平 水平 水平 儲齡 1年 1年 3/ 6個月 3/ 6個月 6個月 皮膜厚度 401000in Ni 120250in Au 24in 820 in 4060 in 625 in 綠漆匹配性 必須 必須 無 必須 無 主反應(yīng)時間 0.73秒 1525分鐘 3090秒 610分鐘 60秒 反應(yīng)溫度 240 85 45 70 50 反 應(yīng) 溫 度 240 85 45 70 50 作 業(yè) 時 間 5分 鐘 6080分 鐘 610分 鐘 1525分 鐘 610分 鐘 重 工 程 度 容

18、 易 困 難 容 易 容 易 困 難 綠 漆 相 容 性 好 差 佳 差 佳 焊 錫 性 佳 差 佳 佳 好 廢 水 處 理 簡 單 複 雜 簡 單 複 雜 簡 單 操 作 成 本 1.2 5 1 5 3 基板 材質(zhì) 包裝 方式 表面處 理類型 保存 期限 庫存品出貨前逾期處置方式備註 鋁箔 / 透明 真空 包裝 化銀 化錫 SIT 6個 月 超過六個月(含)以上以MRB處理。 1、需加一層氣泡布包裝 2、不可烘烤 OSP 化金 3個 月 1、需退OSP烘烤 2、烘烤後先測試再重走 OSP製程 FR4 FR5（ 一 般 基 材） 氣 泡 布 （ PE 膜 ） 包 裝 噴錫/ 無鉛噴 錫 6個 月 化錫 SIT 3個 月 無鹵 素/ Hi- CTI （ Level 2以 上） 板材 1、不可烘烤 2、化錫板需放乾燥劑 1、以入庫起算達六個月(含)以上，以 120烘烤160分鐘。 2、烘烤後的保存期限以烘烤日起算一年 ，超過一年(含)以上報廢處理。 1、以入庫起算達三個月(含)以上，以 120烘烤160分鐘。 2、烘烤後的保存期限自烘烤日起算三個 月，超過三個月(含)以上以MRB處理。 超過三個月(含)以上以MRB處理。 基板 材質(zhì) 包裝 方式 表面處 理類型 保存 期限