PCB焊盘涂层对激光锡焊的影响有哪些？

众所周知，暴露在空气中的所有金属都会被氧化。为了防止PCB铜焊盘被氧化，焊盘表面应涂有（镀）保护层。PCB焊盘表面处理的材料、工艺和质量直接影响焊接工艺和焊接质量。此外，PCB焊盘表面处理的选择因电子产品、工艺和焊接材料而异。让我们了解一下PCB焊盘涂层对激光锡焊的四种常见方法的影响。

1．ENIG Ni（P）／Au镀层

1)涂层特性ENIG) Ni（P）／Au(化学镀镍、金)工艺是在PCB上涂上阻焊层(绿油)后进行的。对于ENIG Ni／Au工艺的基本要求是焊接性和焊点的可靠性。化学镀层厚度为3～5μm，化学镀层Au层(又称浸Au层、更换Au)，厚度为0．025～0．1μm。化学镀厚Au层(又称还原Au层)，厚度为0．3～1μm，一般在0．5μm左右。

化学镀镍的P含量对于镀层的焊接性和耐腐蚀性至关重要。通常含有P 7％～9％适合(中磷)。P含量过低，涂层耐腐蚀性差，易氧化。而且在腐蚀性环境中，因为Ni／Au对原电池的腐蚀作用，会对Ni产生影响／Au的Ni表面层被腐蚀，产生Ni黑膜。（NixOy），这对可焊性和焊点的可靠性极为不利。P含量高，镀层耐腐蚀性提高，可焊性也能提高。

2）应用特性

●成本高；

●黑盘问题难以根除，虚焊缺陷率往往居高不下；

●ENIG Ni／Au表面的二次互连可靠性与OSP更高、Im－Ag、Im－Sn及HASL－Sn等涂层的可靠性较差；

●因为ENIG Ni／Au使用Ni和5％～12％P一起镀，所以当PCBA的工作频率超过5GHz时，趋肤效果非常明显，因为Ni-P在信号传输中复合涂层的导电性比铜差，因此信号传输速度较慢；

●Au溶入钎料后与Sn形成的AuSn4金属间化合物碎片，导致高频阻抗不能“复零”；

●“金脆”是降低焊点可靠性的隐患。一般来说，焊接时间很短，只能在几秒钟内完成，因此Au不能在焊料中均匀扩散，因此会在局部形成高浓度层，强度较低。

2．Im－Sn镀层

1)涂层特性Im－Sn是近年来非铅化过程中非常重要的一种可焊性涂层。Sn化学反应（硫酸亚锡或氯化亚锡）获得的Sn层厚度为0．1～1．5μm之间(经过多次焊接至少浸泡Sn厚度应为1．5μm）。这种厚度与镀液中的亚锡离子浓度、温度和涂层孔隙度有关。由于Sn具有较高的接触电阻，因此在接触检测测试方面不如浸银测试。传统的Im－Sn工艺，涂层呈灰色，由于表面呈蜂窝状排列，导致疏孔较多，易渗透，加速老化。

2）应用特性

●比ENIG更昂贵 Ni／Au及Im－Ag、OSP低；

●存在锡晶须问题，对精细间距和长寿命器件影响较大，但对PCB影响不大；

●存在锡瘟现象，Sn相变点为13．2℃，低于此温度时变成粉末状的灰锡（α锡)，使强度丧失；

●在温度环境下，SnCu金属间化合物会加速与铜层的扩散，导致SnCu金属间化合物（IMC）如表1所示，增长；

●新板具有良好的润湿性，但储存一段时间后，或多次再流后，润湿性下降较快，因此后端应用工艺较差。

●如表2所示，高温处理后，由于锡层厚度的消耗，储存时间会缩短；

3．OSP涂层

1）涂层特性OSP是20世纪90年代出现的Cu表面有机助焊保护膜（以下简称OSP）。一些环氮化合物，如苯醌三氮唑（BTA）、咪唑、烷基咪唑、苯醌咪唑等水溶液容易与干净的铜表面发生反应。这些化合物中的氮杂环与Cu表面形成复合物，这种保护膜防止Cu表面氧化。

2）应用特性

●成本低，工艺简单；

●焊接加热时，铜的复合物迅速分解，只留下裸铜，因为OSP只是一个分子层，焊接时会被稀酸或助焊剂分解，因此不会有残留物污染；

●可以更好地兼容有铅焊接或无铅焊接；

●OSP保护涂层与助焊剂RMA(中等活性)兼容，但与活性较低的松香基免清洗助焊剂不兼容；

●OSP厚度(目前大多采用0．2～0．4μm）对所选助焊剂的匹配性要求较高，不同厚度对助焊剂的匹配性要求也不同；

●存储环境条件要求高，车间寿命短，如果生产管理不能配合，则不能选择。

4．Im－Ag镀层

1）涂层特性Ag在室温下具有良好的导热性、导电性和焊接性，反射能力强，高频损耗小，表面传导能力高。然而，Ag对S有很高的亲和力，大气中有少量的S（H2）S、所有的SO2或其它硫化物都会改变颜色，产生Ag2S、Ag2O失去了可焊性。Ag的另一个缺点是，在潮湿的环境中，Ag离子很容易沿绝缘材料的表面和体积方向迁移，从而降低甚至短路材料的绝缘性能。

沉积在基材铜上的Ag厚0．075～0．225μm，表面光滑，可引线键合。

2）应用特性

●与Au或Pd相比，其成本相对便宜；

●具有良好的引线键合性，与Sn基钎料合金具有良好的可焊性；

●金属间化合物在Ag和Sn之间形成(Ag3Sn）没有明显的易碎性；

●在射频（RF）由于电路中的趋肤效应，Ag的高电导率特性刚刚发挥出来；

●和空气中的S、Cl、O接触时，分别在表面生成AgS、AgCl、Ag2O，使其表面失去光泽而变暗，影响外观和可焊性。