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    PCB板上為什么要“貼黃金”

    2017-10-04 電子工程專輯


    一、PCB板表面處理:抗氧化,噴錫,無鉛噴錫,沉金,沉錫,沉銀,鍍硬金,全板鍍金,金手指,鎳鈀金 OSP:成本較底,可焊性好,存儲條件苛刻,時間短,環保工藝、焊接好 、平整 。

    噴錫:噴錫板一般為多層(4-46層)高精密度PCB樣板,已被國內多家大型通訊、計算機、醫療設備及航空航天企業和研究單位都可以用到金手指(connecting finger)是內存條上與內存插槽之間的連接部件,所有的信號都是通過金手指進行傳送的。



    金手指由眾多金黃色的導電觸片組成,因其表面鍍金而且導電觸片排列如手指狀,所以稱為“金手指”。金手指實際上是在覆銅板上通過特殊工藝再覆上一層金,因為金的抗氧化性極強,而且傳導性也很強。不過因為金昂貴的價格,目前較多的內存都采用鍍錫來代替,從上個世紀90年代開始錫材料就開始普及,目前主板、內存和顯卡等設備的“金手指”幾乎都是采用的錫材料,只有部分高性能服務器/工作站的配件接觸點才會繼續采用鍍金的做法,價格自然不菲的。

    二、為什么要用鍍金板


    隨著IC的集成度越來越高,IC腳也越多越密。而垂直噴錫工藝很難將成細的焊盤吹平整,這就給SMT的貼裝帶來了難度;另外噴錫板的待用壽命(shelf life)很短。而鍍金板正好解決了這些問題:

    1、對于表面貼裝工藝,尤其對于0603及0402 超小型表貼,因為焊盤平整度直接關系到錫膏印制工序的質量,對后面的再流焊接質量起到決定性影響,所以,整板鍍金在高密度和超小型表貼工藝中時常見到。
    2、在試制階段,受元件采購等因素的影響往往不是板子來了馬上就焊,而是經常要等上幾個星期甚至個把月才用,鍍金板的待用壽命(shelf life)比鉛錫合金長很多倍所以大家都樂意采用.再說鍍金PCB在樣階段的成本與鉛錫合金板相比相差無幾。

    但隨著布線越來越密,線寬、間距已經到了3-4MIL。

    因此帶來了金絲短路的問題: 隨著信號的頻率越來越高,因趨膚效應造成信號在多鍍層中傳輸的情況對信號質量的影響越明顯。

    趨膚效應是指:高頻的交流電,電流將趨向集中在導線的表面流動。 根據計算,趨膚深度與頻率有關。

    三、為什么要用沉金板


    為解決鍍金板的以上問題,采用沉金板的PCB主要有以下特點:
    1、因沉金與鍍金所形成的晶體結構不一樣,沉金會呈金黃色較鍍金來說更黃,客戶更滿意。
    2、因沉金與鍍金所形成的晶體結構不一樣,沉金較鍍金來說更容易焊接,不會造成焊接不良,引起客戶投訴。
    3、因沉金板只有焊盤上有鎳金,趨膚效應中信號的傳輸是在銅層不會對信號有影響。
    4、因沉金較鍍金來說晶體結構更致密,不易產成氧化。
    5、因沉金板只有焊盤上有鎳金,所以不會產成金絲造成微短。
    6、因沉金板只有焊盤上有鎳金,所以線路上的阻焊與銅層的結合更牢固。
    7、工程在作補償時不會對間距產生影響。
    8、因沉金與鍍金所形成的晶體結構不一樣,其沉金板的應力更易控制,對有邦定的產品而言,更有利于邦定的加工。同時也正因為沉金比鍍金軟,所以沉金板做金手指不耐磨。
    9、沉金板的平整性與待用壽命與鍍金板一樣好。

    四、沉金板VS鍍金板

    其實鍍金工藝分為兩種:一為電鍍金,一為沉金。
    對于鍍金工藝來講,其上錫的效果上大打折扣的, 而沉金的上錫效果是比較好一點的;除非廠家要求的是綁定,不然現在大部分廠家會選擇沉金 工藝!一般常見的情況下PCB表面處理為以下幾種:鍍金(電鍍金,沉金),鍍銀,OSP,噴錫(有鉛和無鉛), 這幾種主要是針對FR-4或CEM-3等板材來說的,紙基料還有涂松香的表面處理方式;上錫不良(吃錫不良)這塊如果排除了錫膏等貼片廠家生產及物料工藝方面的原因來說。

    這里只針對PCB問題說,有以下幾種原因:
    1、在PCB印刷時,PAN位上是否有滲油膜面,它可以阻擋上錫的效果;這可以做漂錫試驗來驗證。
    2、PAN位的潤位上否符合設計要求,也就是焊盤設計時是否能足夠保證零件的支持作用。
    3、焊盤有沒有受到污染,這可以用離子污染測試得出結果; 以上三點基本上是PCB廠家考慮的重點方面。

    關于表面處理的幾種方式的優缺點,是各有各的長處和短處!

    鍍金方面,它可以使PCB存放的時間較長,而且受外界的環境溫濕度變化較小(相對其它表面處理而 言),一般可保存一年左右時間; 噴錫表面處理其次,OSP再次,這兩種表面處理在環境溫濕度的存放時間要注意許多。

    一般情況下,沉銀表面處理有點不同,價格也高,保存條件更苛刻,需要用無硫紙包裝處理!并且保存時間在三個月左右! 在上錫效果方面來說,沉金, OSP,噴錫等其實是差不多的,廠家主要是考慮性價比方面!



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