印刷电路板组装电镀注意事项

在美国，自由女神像浅绿色的皮肤和金门大桥的国际橙色一样具有标志性;一些我们最喜欢的大地色调。问题是，绿色其实是善意忽视的结果。剥去氧化，自由女神看起来就像一枚闪亮的新便士。我甚至都想象不出来。

这提醒我们，在我们赖以生存的大气中，暴露在外面的铜会很快被腐蚀。PCB的结构将包括最低限度的组件连接和扇出的铜外层。首先发生的事情之一是用更多的铜将这些层板起来，同时也为该板的通孔(过孔)板。

铜加铜-一种制造工艺规范

刚性PCB层叠通常不考虑这个镀步骤。设计师被指望设想施工顺序，因为他们分配铜到各个层。在这方面，核孔开始和结束的层将面临与外层相同的过程。

图1。图片来源:Cosmos -铜氧化早期阶段的渲染图。

当涉及到柔性印刷电路的堆叠时，额外的电镀通常记录在堆叠图中。添加的铜使弯曲变硬，这可能是不可取的。在这种情况下，我们会考虑纽扣电镀，它比面板电镀更具选择性。一般来说，FPC上的所有电镀、掩蔽、覆盖、标记和加强都是为此目的而设计的材料。

对于FPC来说，铜本身是经过退火的，也就是说，通过两个大滚轮一次又一次地挤压来软化铜片。这创建了颗粒对齐，为迹线提供了光滑的外表面，实际上提高了信号的完整性。它被指定为“轧制退火铜”或只是RA铜。速记。

更多的铜因此是第一次电镀操作。无论它是否作为一个单独的项目出现，它都必须是一个因素，特别是当我们倾向于高密度互连和控制阻抗的情况下。无论是刚性、柔性，还是两者的结合，铜板的重量是影响电路板性能的主要考虑因素之一。

使用说明:大多数这些表面处理将以微英寸或微米来测量，但铜有自己的测量单位，基于每平方英尺铜的重量。将一盎司的铜压扁以填满一平方英尺的空间，最终会得到0.0014英寸厚的薄片。两盎司铜的厚度是它的两倍。你会发现基本材料从四分之一盎司到几盎司不等，不过更薄的铜更常见。

整个印刷电路板是信号和功率分配之间的平衡。使用不同的权重是很常见的，只要它们使用的是bookmatched sequence，无论从上到下还是从下到上读取看起来都是一样的。较厚的铜外层会尽快被一些东西覆盖，这样它就不会变绿。

图2。图片来源:作者- DSP板上的热风焊接水平(HASL)，底部，大约1996年。

可靠性最高的解决方案仍然是使用Sn63锡/铅进行热风整平的老方案，简称HASL。这种东西已经被禁止很长一段时间了，使用它需要豁免。不过，对于轨道卫星或其他需要长期运行的场景，没有什么被证明是更好的。豁免名单仍然很长。铅基焊料不符合RoHS环境要求，因此处理是这里的主要问题。

不同金属优于金属保护裸铜

贵金属不容易获得或使用，但它们是当今消费市场上电镀的主要伙伴。金不易与铜结合。使用中间层镍解决了这种金属间问题，是我们所知道的表面贴装组件的最佳配方。化学镀镍/浸金(ENIG)是一种非常受欢迎的表面处理，因为它需要很好地焊接，并且在焊接之前可以很好地保护铜。

“焊盘看起来越像，焊点的一致性就越好。”

ENIG电镀的另一个好处是供应商可以实现一个平坦的垫面。与HASL相比，其效果是增加了装配产量，从而在通孔衬垫结构周围留下了更多的表面粗糙度。焊盘看起来越相似，焊点的一致性就越好。

ENIG漆有一个已知的缺点，即组装缺陷，即黑垫。这是一种击穿镍屏障导致开放或间歇性电路。我相信，随着冶金学家对磷含量的微调，这个问题基本上得到了解决。在那个时候，这个过程有成长的烦恼，但这种缺陷并不常见。

图3。1997年的DSP迭代，我们学会了在裸板上花更多的钱，并通过提高装配产量来节省整体成本。

这些金表面的硬度很重要。ENIG产生中等硬度，适用于一般用途。黄金手指边缘连接器或按钮建议使用更耐用的硬黄金。另一方面，为板上芯片应用附加线键需要更软的黄金。这两种方法都可能需要更昂贵的选择性表面处理。也许不是;继续读下去。

钯作为一种额外的阻挡金属层

在电路板上实现线键合的一种方法是使用ENIPIG，它与ENIG类似，但在镍和金之间添加了一层钯。钯并不便宜，但它减少了黄金的数量，而黄金的价格更高，所以总的来说，这是一种胜利。它是非常可焊的，具有巨大的货架寿命，并满足可靠的电线键合的拉力测试要求。ENIPIG是一种多功能铜保护剂。

作为一种环保涂料，锡仍然在游戏中，但有了新的合作伙伴。传统焊料的锡含量为63%，而新配方的锡含量接近97%，主要的“杂质”是银。还可以添加其他微量金属以适应不同的工艺，包括控制纯锡常见的锡须。

与不含铅的锡合金的主要区别是熔点更高。这些“绿色”材料的组件和电路板本身必须承受更大的回流温度。整个行业从锡/铅转向金/镍，以符合无铅标准，然后转向锡/银涂层，以符合减少有害物质的要求。

有机表面保护剂-低成本的解决方案

在裸露的铜上镀额外金属的低成本替代方法是在裸露的铜上涂上有机表面保护剂(OSP)。OSP是一种超薄的涂层，可以保护原本裸露的铜，直到焊料接管。作为各种电镀工艺的替代品，OSP是指在回流过程中蒸发，没有任何残留物。

使用注意事项:在焊接前，裸板应真空密封，并在湿度控制下保存。每块板子之间应夹一张离线纸，以减少划伤表面保护剂的机会。阳光也会破坏这种保护，所以应该在室内妥善储存。在任何情况下，您都不希望等待太长时间来处理OSP涂层板。据我所知，虽然有多个委员会正在制定初步规范，但关于OSP还没有批准的IPC规范。

另一件要注意的事情是，可能有暴露的铜垫在板上，没有得到焊接。测试点和其他暴露的金属将受益于模板上的锡膏开口。这样，在OSP消失后，测试点在铜上得到一层很好的焊料涂层。电镀溶液不需要这样做，但在测试探针碰到的地方多加一点材料不会伤害到东西。

有所有这些电镀选项和细节，进一步分裂的选择。一般来说，在高密度和高速应用中使用金，而在更传统的板上使用锡基涂层，包括没有通孔衬垫技术的表面安装。最后，通过使用OSP涂料进行大规模生产，可以完全跳过添加的电镀步骤。