射频PCB板表面常见处理方法适用场景及优缺点介绍

射频PCB板表面处理方法

为什么PCB需要表面处理？

通常PCB表面覆铜作为导体，铜具有优良电性能和导热性，但是裸铜在空气中极易氧化，氧化层会导致焊接不良。表面处理的过程，就是对PCB上的连接点铜面进行防氧化处理，例如焊盘、插孔等处。PCB的表面处理，是为了保证PCB具有良好的焊接连接性能以及良好的电性能，采取的工艺和方法。

目前常见的PCB表面处理工艺有：喷锡（HASL热风整平）、有机氧化膜OSP、化学沉金（ENIG）、电镀镍金、化学银、化学锡等等，当然，特殊应用场合还会有一些特殊的PCB表面处理工艺。

裸铜

优点：低成本，表面比较平整，在没有被氧化情况下焊接性良好；

缺点：裸铜易氧化，拆封之后需要在2小时内完成布线及元件贴装焊接；双面板不能采用回流焊工艺，因为经过第一次回流焊接之后第二面已经被氧化了。如果有继续长期使用的连接点，必须对其进行镀锡等表面处理，否则后续将无法保证良好的连接。

喷锡，热风整平HASL

适用场景：适用于器件引脚中心距≥0.5mm的PCB。
优点：

• 可焊性高。
  

• 有铅HASL价格低，焊接性能佳，机械强度，光亮度等有铅要比无铅好，但是其具有铅等重金属，不环保，无法过ROHS；如需环保ROHS，采用无铅喷锡HASL。
  

缺点：

• 不适用于引脚中心距<0.5mm的器件，因为容易发生焊连。

• 因为HASL工艺镀层厚度变化比较大，表面平整度差，焊盘与焊盘间的共面度较差，不适用于共面度要求高的场合，如引脚数比较高的BGA。
  

• 因为HASL工艺镀层厚度比较大，必须对钻孔孔径（DHS）进行补偿，以获得希望的成品金属化孔径（FHS），典型FHS=DHS-4~6mil。
  

• 由于表面处理峰值温度很高，必须使用热稳定的介电材料。
  

• 不适用于双面SMT高温回流焊工艺，第二面焊接时容易发生喷锡重新熔融而产生锡珠或球状锡点，影响可焊接性及射频性能。
  

防氧化有机涂层OSP

适用场景：OSP是目前最广泛使用的表面处理工艺方法。由于其表面平整、焊点强度高，被推荐用于精细间距器件（<0.63mm）以及对焊盘共面度要求比较高的器件的表面处理。

OSP就是在洁净的裸铜表面上，以化学的方法长出一层有机膜。这层膜具有防氧化，耐热冲击，耐湿性，用以保护铜表面于常态环境中不再继续氧化或硫化；在后续的焊接高温中，这层膜很容易被助焊剂迅速清除，露出的干净铜表面，在极短的时间内焊接牢固。

优点：

• 成本低，具有裸铜焊接的所有优点，板子长期放置三个月也可以保持性能；
  

缺点：

• 可焊性不佳，不适合混装工艺（插装元件与贴装元件混装）的单板。
  

• 热稳定性差，在首次回流焊接后，必须在OSP厂家规定的期限（一般24h）内完成所有焊接工作。
  

• OSP为绝缘层，不适合搭接和压接连接点，如EMC接地、安装孔、测试触点。
  

可焊接电镀镍金

适用场景：镀金板器件焊接区域。

优点：

• 可焊性高。
  

缺点：

• 成本高，焊点/焊缝存在脆化的风险。
  

• 焊盘和走线侧面露铜，不能被完全覆盖。
  

• 镀层在阻焊之前完成。
  

• 阻焊直接应用在金面，阻焊层的黏结表面处理强度不足。
  

非焊接电镀镍金

适用场景：用于插针、插座、金手指、导轨安装边等耐磨要求的地方。

优点：

• 抗氧化和耐磨性能好。

缺点：

• 不可焊。可以在阻焊膜完成后应用，但这种工艺可能导致精细间距器件的阻焊膜剥离。

沉金
适用场景: 适用于安装有大量精细间距器件（<0.63mm）以及共面度要求比较高的PCB，也可用作OSP表面的选择性区域镀层，如按键区。

优点：

• 抗氧化，可长时间存放，表面平整，适用于焊接细间隙引脚以及焊点较小的元器件。可以重复多次过回流焊也不太会降低其可焊性。

缺点：

• 成本较高，焊接强度较差，焊点/焊缝存在脆化的风险。
  

• 存在“黑盘”失效风险。
  

• 镍层会随着时间氧化，长期的可靠性是个问题。
  

• 浸金层很薄，不能承受10次以上的机械插拔。
  

沉银

适用场景：适用于安装有大量精细间距器件（<0.63mm）以及共面度要求比较高的PCB。

优点：

• 成本低，表面平整，适用于焊接细间隙引脚以及焊点较小的元器件。

缺点：

• 潜在的界面微空洞。

• 与镀金的压接连接器不兼容，因为两者间的摩擦力比较大。
  

• 浸银层很薄，不能承受10次以上的机械插拔。
  

• 非焊接区域容易高温变色。
  

• 易于硫化（对硫敏感）
  

• 存在贾凡尼效应，一般沟槽深度会电镀10μm左右。
  

• 因贾凡尼沟槽露铜，在高硫环境下容易发生爬行腐蚀。
  

沉锡

适用场景: 推荐用于背板（Back Plane）。它能够获得满意的压接孔径尺寸，很容易做到±0.05mm（±0.002mil），此外还具有一定的润滑作用，特别适合于主要为压接连接器的PCB。

优点：

• 成本低，表面平整色泽均一，良好的致密性与抗氧化性能。
  

缺点：

• 回流焊接后塞孔附近镀锡层易变色。这是因为阻焊剂（俗称绿油）塞孔容易藏药水，再流焊接时喷出来与附近锡层反应的结果。

• 有产生锡须的风险。锡须风险取决于浸锡使用的药水，有些药水制作的锡层容易发生锡须，有些则不太容易产生锡须。

• 某些沉锡配方药水与阻焊剂不兼容，对阻焊侵蚀比较严重，不适合于精细阻焊桥的应用。