隨著人類對于居住環(huán)境要求的不斷提高，目前PCB生產(chǎn)過程中涉及到的環(huán)境問題顯得尤為突出。目前有關(guān)鉛和溴的話題是最熱門的；無鉛化和無鹵化將在很多方面影響著PCB的發(fā)展。雖然目前來看，PCB的表面處理工藝方面的變化并不是很大，好像還是比較遙遠(yuǎn)的事情，但是應(yīng)該注意到：長期的緩慢變化將會導(dǎo)致巨大的變化。在環(huán)保呼聲愈來愈高的情況下，PCB的表面處理工藝未來肯定會發(fā)生巨變。 

表面處理的目的 

表面處理最基本的目的是保證良好的可焊性或電性能。由于自然界的銅在空氣中傾向于以氧化物的形式存在，不大可能長期保持為原銅，因此需要對銅進(jìn)行其他處理。雖然在后續(xù)的組裝中，可以采用強助焊劑除去大多數(shù)銅的氧化物，但強助焊劑本身不易去除，因此業(yè)界一般不采用強助焊劑。 

常見的五種表面處理工藝 
現(xiàn)在有許多PCB表面處理工藝，常見的是熱風(fēng)整平、有機涂覆、化學(xué)鍍鎳/浸金、浸銀和浸錫這五種工藝，下面將逐一介紹。 

 1.熱風(fēng)整平

又名熱風(fēng)焊料整平，它是在PCB表面涂覆熔融錫鉛焊料并用加熱壓縮空氣整（吹）平的工藝，使其形成一層既抗銅氧化，又可提供良好的可焊性的涂覆層。熱風(fēng)整平時焊料和銅在結(jié)合處形成銅錫金屬間化合物。保護(hù)銅面的焊料厚度大約有1-2mil。PCB進(jìn)行熱風(fēng)整平時要浸在熔融的焊料中；風(fēng)刀在焊料凝固之前吹平液態(tài)的焊料；風(fēng)刀能夠?qū)~面上焊料的彎月狀最小化和阻止焊料橋接。熱風(fēng)整平分為垂直式和水平式兩種，一般認(rèn)為水平式較好，主要是水平式熱風(fēng)整平鍍層比較均勻，可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。 

熱風(fēng)整平工藝的一般流程為：微蝕→預(yù)熱→涂覆助焊劑→噴錫→清洗。 

2.有機涂覆工藝 

不同于其他表面處理工藝，它是在銅和空氣間充當(dāng)阻隔層；有機涂覆工藝簡單、成本低廉，這使得它能夠在業(yè)界廣泛使用。早期的有機涂覆的分子是起防銹作用的咪唑和苯并三唑，最新的分子主要是苯并咪唑，它是化學(xué)鍵合氮功能團(tuán)到PCB上的銅。在后續(xù)的焊接過程中，如果銅面上只有一層的有機涂覆層是不行的，必須有很多層。這就是為什么化學(xué)槽中通常需要添加銅液。在涂覆第一層之后，涂覆層吸附銅；接著第二層的有機涂覆分子與銅結(jié)合，直至二十甚至上百次的有機涂覆分子集結(jié)在銅面，這樣可以保證進(jìn)行多次回流焊。 
試驗表明：最新的有機涂覆工藝能夠在多次無鉛焊接過程中保持良好的性能。 
有機涂覆工藝的一般流程為：脫脂→微蝕→酸洗→純水清洗→有機涂覆→清洗，過程控制相對其他表面處理工藝較為容易。 

3.化學(xué)鍍鎳/浸金化學(xué)鍍鎳/浸金工藝 

不像有機涂覆那樣簡單，化學(xué)鍍鎳/浸金好像給PCB穿上厚厚的盔甲；另外化學(xué)鍍鎳/浸金工藝也不像有機涂覆作為防銹阻隔層，它能夠在PCB長期使用過程中有用并實現(xiàn)良好的電性能。因此，化學(xué)鍍鎳/浸金是在銅面上包裹一層厚厚的、電性良好的鎳金合金，這可以長期保護(hù)PCB；另外它也具有其它表面處理工藝所不具備的對環(huán)境的忍耐性。 

鍍鎳的原因：由于金和銅間會相互擴散，而鎳層能夠阻止金和銅間的擴散。此外化學(xué)鍍鎳/浸金也可以阻止銅的溶解，這將有益于無鉛組裝。 
化學(xué)鍍鎳/浸金工藝的一般流程為：酸性清潔→微蝕→預(yù)浸→活化→化學(xué)鍍鎳→化學(xué)浸金，主要有6個化學(xué)槽，涉及到近100種化學(xué)品，因此過程控制比較困難。 

4.浸銀工藝介于有機涂覆和化學(xué)鍍鎳/浸金 

浸銀工藝介于有機涂覆和化學(xué)鍍鎳/浸金之間，工藝比較簡單、快速；不像化學(xué)鍍鎳/浸金那樣復(fù)雜，也不是給PCB穿上一層厚厚的盔甲，但是它仍然能夠提供好的電性能。銀是金的小兄弟，即使暴露在熱、濕和污染的環(huán)境中，銀仍然能夠保持良好的可焊性，但會失去光澤。浸銀不具備化學(xué)鍍鎳/浸金所具有的好的物理強度因為銀層下面沒有鎳。另外浸銀有好的儲存性，浸銀后放幾年組裝也不會有大的問題。 

5.浸錫 

由于目前所有的焊料都是以錫為基礎(chǔ)的，所以錫層能與任何類型的焊料相匹配。從這一點來看，浸錫工藝極具有發(fā)展前景。但是以前的PCB經(jīng)浸錫工藝后出現(xiàn)錫須，在焊接過程中錫須和錫遷徙會帶來可靠性問題，因此浸錫工藝的采用受到限制。后來在浸錫溶液中加入了有機添加劑，可使得錫層結(jié)構(gòu)呈顆粒狀結(jié)構(gòu)，克服了以前的問題，而且還具有好的熱穩(wěn)定性和可焊性。 

浸錫工藝可以形成平坦的銅錫金屬間化合物，這個特性使得浸錫具有和熱風(fēng)整平一樣的好的可焊性而沒有熱風(fēng)整平令人頭痛的平坦性問題；浸錫也沒有化學(xué)鍍鎳/浸金金屬間的擴散問題——銅錫金屬間化合物能夠穩(wěn)固的結(jié)合在一起。浸錫板不可存儲太久，組裝時必須根據(jù)浸錫的先后順序進(jìn)行。 

6.其他表面處理工藝 

其他表面處理工藝的應(yīng)用較少，下面來看應(yīng)用相對較多的電鍍鎳金和化學(xué)鍍鈀工藝。 
電鍍鎳金是PCB表面處理工藝的鼻祖，自從PCB出現(xiàn)它就出現(xiàn)，以后慢慢演化為其他方式。它是在PCB表面導(dǎo)體先鍍上一層鎳后再鍍上一層金，鍍鎳主要是防止金和銅間的擴散。 

現(xiàn)在的電鍍鎳金有兩類：鍍軟金（純金，金表面看起來不亮）和鍍硬金（表面平滑和硬，耐磨，含有鈷等其他元素，金表面看起來較光亮）。軟金主要用于芯片封裝時打金線；硬金主要用在非焊接處的電性互連。考慮到成本，業(yè)界常常通過圖像轉(zhuǎn)移的方法進(jìn)行選擇性電鍍以減少金的使用?；瘜W(xué)鍍鈀的過程與化學(xué)鍍鎳過程相近似。主要過程是通過還原劑（如次磷酸二氫鈉）使鈀離子在催化的表面還原成鈀，新生的鈀可成為推動反應(yīng)的催化劑，因而可得到任意厚度的鈀鍍層?；瘜W(xué)鍍鈀的優(yōu)點為良好的焊接可靠性、熱穩(wěn)定性、表面平整性。 

4表面處理工藝的選擇 

表面處理工藝的選擇主要取決于最終組裝元器件的類型；表面處理工藝將影響PCB的生產(chǎn)、組裝和最終使用，下面將具體介紹常見的五種表面處理工藝的使用場合。 

1.熱風(fēng)整平曾經(jīng)在PCB表面處理工藝中處于主導(dǎo)地位。二十世紀(jì)八十年代，超過四分之三的PCB使用熱風(fēng)整平工藝，但過去十年以來業(yè)界一直都在減少熱風(fēng)整平工藝的使用，估計目前約有25％-40％的PCB使用熱風(fēng)整平工藝。 熱風(fēng)整平制程比較臟、難聞、危險，因而從未是令人喜愛的工藝，但熱風(fēng)整平對于尺寸較大的元件和間距較大的導(dǎo)線而言，卻是極好的工藝。 

2.有機涂覆估計目前約有25％-30％的PCB使用有機涂覆工藝，該比例一直在上升（很可能有機涂覆現(xiàn)在已超過熱風(fēng)整平居于第一位）。 

有機涂覆工藝可以用在低技術(shù)含量的PCB，也可以用在高技術(shù)含量的PCB上，如單面電視機用PCB、高密度芯片封裝用板。對于BGA方面，有機涂覆應(yīng)用也較多。PCB如果沒有表面連接功能性要求或者儲存期的限定，有機涂覆將是最理想的表面處理工藝。 

3.化學(xué)鍍鎳/浸金化學(xué)鍍鎳/浸金工藝與有機涂覆不同，它主要用在表面有連接功能性要求和較長的儲存期的板子上，如手機按鍵區(qū)、路由器殼體的邊緣連接區(qū)和芯片處理器彈性連接的電性接觸區(qū)?？紤]到除去銅錫金屬間化合物時焊點會變脆，相對脆的鎳錫金屬間化合物處將出現(xiàn)很多的問題。 

4.浸銀浸銀比化學(xué)鍍鎳/浸金便宜，如果PCB有連接功能性要求和需要降低成本，浸銀是一個好的選擇；加上浸銀良好的平坦度和接觸性，那就更應(yīng)該選擇浸銀工藝。在通信產(chǎn)品、汽車、電腦外設(shè)方面浸銀應(yīng)用的很多，在高速信號設(shè)計方面浸銀也有所應(yīng)用。由于浸銀具有其它表面處理所無法匹敵的良好電性能，它也可用在高頻信號中。 

5.浸錫被引入表面處理工藝是近十年的事情，該工藝的出現(xiàn)是生產(chǎn)自動化的要求的結(jié)果。浸錫在焊接處沒有帶入任何新元素，特別適用于通信用背板。估計目前大約有5％-10％的PCB使用浸錫工藝。 

5結(jié)束語 

隨著客戶要求愈來愈高，環(huán)境要求愈來愈嚴(yán)，表面處理工藝愈來愈多，到底該選擇那種有發(fā)展前景、通用性更強的表面處理工藝，目前看來好像有點眼花繚亂、撲朔迷離。PCB表面處理工藝未來將走向何方，現(xiàn)在亦無法準(zhǔn)確預(yù)測。不管怎樣，滿足客戶要求和保護(hù)環(huán)境必須首先做到！