掌握表面組裝PCB印制電路板基礎(chǔ)知識(shí)

   幾乎所有我們能見到的smt電子設(shè)備,小到電子手表、計(jì)算器，大到計(jì)算機(jī)、通信電子設(shè)備、器系統(tǒng)，只要有集成電路等電子元器件，它們之間的電氣互連都要用到印制電路板。簡(jiǎn)單地說(shuō)，PCB印制電路板（也稱印刷電路板）是通過(guò)電路板上的印制導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)焊盤以及過(guò)孔等的電氣連接的，同時(shí)，它也提供集成電路等各種電子元器件固定裝配的機(jī)械支撐。它可實(shí)現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接或電絕緣，還為自動(dòng)錫焊提供阻焊圖形；為元器件插裝、檢查、維修提供識(shí)別字符和圖形。由于它手采用了照相制版印刷技術(shù)制作的電路板，故稱印制電路板，即Printed Circuit Board,簡(jiǎn)稱PCB。

       早期組裝電子元器件在PCB上的安裝采用插入安裝技術(shù)(Through Hole Technology，THT),它將元器件安置在板子的一面,引出腳插入印制電路板相應(yīng)的安裝孔,然后與印制電路板面的電路焊盤焊接固定在另一面上。這種安裝技術(shù)具有投資少、工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、基板材料及印制線路工藝成本低、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn),適用于不苛求體積小型化的產(chǎn)品。同時(shí)插入式安裝技術(shù)與PCB連接的構(gòu)造比較好,比如排線的插座需要耐壓力,所以通常它們都是THT封裝。但這種安裝方式,元器件需要占用大量的空間,并且要為每只引腳鉆一個(gè)洞,它們的引腳也要占掉兩面的空間,而且焊點(diǎn)也比較大,存在一些弊端。

       隨著電子產(chǎn)品趨向小型化,以前使用的穿孔插件元件已無(wú)法縮小,而電子產(chǎn)品功能越來(lái)越  完善,所采用的集成電路(IC)已無(wú)穿孔元件,特別是大規(guī)模、高集成IC,不得不采用表面貼片元器件。隨著SMT的出現(xiàn),元器件在PCB上的安裝方式已從單一的通孔插裝(THT)逐步演變?yōu)楸砻姘?貼)裝,或插、貼混合安裝。目前,應(yīng)用在PCB上的雙面貼裝元器件的產(chǎn)品種類已越來(lái)越多。

      由于SMT用的PCB與THT用的PCB在設(shè)計(jì)、材料等方面都有很多差異,為了區(qū)別,通常將用于SMT的PCB稱為SMB( Surface Mount Printed Circuit Board)。從廣義上說(shuō),SMT用的基板不單限于印制電路板,還包括陶瓷基板、硅基板、被釉鋼基板(指涂敷瓷釉的鋼基板)和其他基板。狹義的SMT用基板則專指SMB。

PCB表面處理工藝引起的質(zhì)量問(wèn)題

表面處理：主要工藝問(wèn)題（包括鍍層工藝）

（1）不耐焊（一次比一次難焊，第三次比較難焊，第四通常就無(wú)法焊接了）。

（2）波峰焊透錫不良。

（3）焊點(diǎn)露銅。

“黑盤”、“金脆”。

（1）阻焊劑邊緣銅線的賈凡尼凹蝕嚴(yán)重后果（=1/3線寬），不能重工，如圖5-38所示。

（2）輕易受酸性氣體腐蝕；對(duì)手印敏感；Ag遷移。

（1）Sn與Cu不斷生產(chǎn)Cu6Sn5，影響儲(chǔ)存期。

（2）產(chǎn)生錫須。

（3）工藝效率低，同時(shí)，工藝時(shí)間長(zhǎng)(10min)、溫度高（70℃），對(duì)阻焊劑破壞嚴(yán)重，特別是細(xì)線條。

可焊性好、儲(chǔ)存期長(zhǎng)，但不合適密腳器件。

（1）鍍層厚度除ENIG外，在IPC有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定，能夠要求滿足可焊性要求即可，業(yè)界一般要求如下。

OSP:0.15~ 0.5um, IPC無(wú)規(guī)定，建議以0.3 ~ 0.4um為宜。

EING:Ni- 3~ Sum;Au-0.05~ 0.20um (IPC僅規(guī)定最薄要求)。

Im-Ag:0.05~ 0.20um,越厚凹蝕越嚴(yán)重(IPC無(wú)規(guī)定)。

Im-Sn: ≥0.08um,之所以希望厚些，主要因?yàn)镾n與Cu在常溫下會(huì)不斷生成Cu6Sn5,影響可焊性。

HASL  Sn63Pb37,一般在1 ~ 25um之間自然形成，在pcb表面處理工藝上難以準(zhǔn)確掌握;而無(wú)鉛主要用SnCu合金，因處理溫度高，易形成Cu3Sn影響可焊性差，目前基本不采用。

(2)對(duì)SAC387的潤(rùn)濕性(按不同過(guò)爐次數(shù)下的潤(rùn)濕時(shí)間，單位:s)。

0次:Im-Sn(2)-EING(1.2),OSP(1.2)-Im-Ag(3)。

2次:EING(3), Im-Ag(3)-OSP(7)-Im-Sn(8)。

4次:EING(3)-lm-Ag(4.3)-OSP(10)-Im.Sn(10)。

(3)對(duì)SAC305的潤(rùn)濕力(按兩次過(guò)爐后)。

EING(5.1 )-Im-Ag  (4.5)- Im-Sn(1.5)-0SP(0.3).

PCB的表面處理用做焊接前的防氧化保護(hù)，焊接時(shí)被熔合到焊料中，因此，一般情況下不需要關(guān)心其抗腐蝕能力。但想要作為背叛表面處理工藝質(zhì)量問(wèn)題，就必須要知道其抗腐蝕能力。

在常規(guī)的鹽霧試驗(yàn)要求情況下，OSP、Im-Ag、ENIG的抗鹽霧能力都比較差，只有Im-Sn并熱熔處理的表面比較好，沒有看見明顯的腐蝕現(xiàn)象，

常見的PCB線路板表面工藝有哪幾種?

PCB線路板的表面處理工藝有很多種，常見的有熱風(fēng)整平、有機(jī)涂覆(OSP)、化學(xué)鍍鎳/浸金，沉銀，沉錫等。下面靖邦科技的技術(shù)員為大家一一介紹，方便大家清晰的了解這些表面處理工藝的差別。

1、熱風(fēng)整平

熱風(fēng)整平也就是我們常說(shuō)的噴錫，是早期PCB板常用的處理工藝，是在PCB表明涂覆熔融錫鉛焊料并用加熱壓縮空氣整平(吹平)的工藝，使其形成一層即抗銅氧化，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。

2、OSP有機(jī)涂覆

OSP工藝不同于其它表面處理工藝，它是在銅和空氣間充當(dāng)阻隔層; 簡(jiǎn)單地說(shuō)，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)皮膜。這層膜具有防氧化，耐熱沖擊，耐濕性，主要是用以保護(hù)銅表面于常態(tài)環(huán)境中不再繼續(xù)生銹;同時(shí)又必須在后續(xù)的焊接高溫中，能很容易被助焊劑所迅速清除，以便焊接。OSP工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，在線路板制作中廣泛使用。

3、化學(xué)鍍鎳/浸金

化學(xué)鍍鎳/浸金不像OSP工藝那樣簡(jiǎn)單，需要在銅面上包裹一層厚厚的，不像OSP那樣僅作為防銹阻隔層，電性能良好的鎳金合金可以長(zhǎng)期保護(hù)PCB，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，有效防止PCB板損壞。

4、沉銀

沉銀工藝較簡(jiǎn)單、快速，是介于OSP和化學(xué)鍍鎳/浸金之間。沉銀不需要給PCB板敷上一層厚厚的盔甲，也可以在熱、濕和污染的環(huán)境中，給PCB板提供很好的電性能和保持良好的可焊性，缺點(diǎn)就是會(huì)失去光澤。另外沉銀還有良好的存儲(chǔ)性，通常放置幾年組裝也不會(huì)有大問(wèn)題。

5、沉錫

因?yàn)槟壳八泻噶鲜且藻a為基礎(chǔ)的，所以錫層能與任何類型的焊料相匹配，這也使得沉錫工藝具有很好的發(fā)展前景。以前沉錫工藝不完善時(shí)，PCB板沉錫后容易出現(xiàn)錫須，在焊接過(guò)程中錫須和錫遷移會(huì)帶來(lái)可靠性問(wèn)題。如今在沉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)，克服了錫須的問(wèn)題，而且還具有好的熱穩(wěn)定性和可焊性，增強(qiáng)了可應(yīng)用性。

關(guān)于常見的PCB線路板表面工藝有哪幾種，今天就介紹到這里了。PCB線路板表面工藝還有其他類型，如電鍍鎳金、鎳鈀金等，在制作難度，及成本上都與上面介紹的幾種工藝更高，因而沒能廣泛應(yīng)用。