你們以為，PCB表面處理工藝的區(qū)別只是顏色嗎？
發(fā)布時(shí)間：2022-04-25 15:01
作者：一博科技高速先生 黃剛
還是先快速的給大家普及下關(guān)于PCB表面處理的一些概念吧。PCB表面處理是指在PCB元器件和電氣連接點(diǎn)上形成一層與基體的機(jī)械、物理和化學(xué)性能不同的表層的工藝方法，表面處理的目的是保證PCB良好的可焊性和電氣性能。通俗來說就是，我們知道PCB本身的導(dǎo)體是銅，但是銅這個(gè)金屬如果長期暴露在空氣中的話，是非常容易氧化的，會影響可焊接性和信號本身的電性能。
在我們PCB行業(yè)中最常用到的有以下幾種表面處理方式，高速先生都給大家簡單的介紹下：
（1）沉金：沉金是在裸銅上包裹一層電氣性能良好的鎳金合金，注意，沉金并不是直接上銅上覆蓋金，而是需要覆蓋鎳和金的合金。因?yàn)殒嚥攀强梢云鸬礁玫姆姥趸男Ч?。它的?yōu)點(diǎn)也非常鮮明，包括了不易氧化，可長時(shí)間存放，表面平整和可以過多次回流焊等。
（2）沉銀：沉銀這個(gè)工藝就真的和大家想象的一樣，直接在裸銅上覆蓋銀層，缺點(diǎn)也很明顯，由于沒有和鎳的防氧化效果，因此在空氣中容易氧化，而且硬度也稍有不足；
（3）沉錫：沉錫是為有利于SMT與芯片封裝而設(shè)計(jì)的在裸銅上以化學(xué)方式沉積錫金屬鍍層的一種綠色環(huán)保新工藝
（4）OSP：OSP的中文翻譯是有機(jī)保焊膜，機(jī)理是在裸銅表面上，以化學(xué)的方法長出一層有機(jī)皮膜，這層膜具有防氧化，耐熱沖擊，耐濕性，在后續(xù)的焊接中，此種保護(hù)膜被助焊劑迅速清除，露出的干凈銅表面得以在極短的時(shí)間內(nèi)與熔融焊錫立即結(jié)合，成為牢固的焊點(diǎn)。
當(dāng)然上面是比較常用的幾組表面處理方式，其他還包括了電鍍硬金（用于金手指和bonding finger位置）等其他處理方法。
給一張圖片來大致看看不同表面處理方法的區(qū)別哈：
上面主要是介紹了PCB表面處理的一些概念，那么到底這幾種常用的表面處理對電性能有什么影響呢？其實(shí)高速先生也很關(guān)心，尤其近期我們一直在做一些非常高速的通用測試夾具，例如56到112G的光模塊夾具，PCIE5.0夾具等，對夾具上走線的損耗要求非常的高，我們除了已經(jīng)使用很好的板材和銅箔外，也很關(guān)心表面處理對走表層的信號損耗的影響。
剛好有一個(gè)項(xiàng)目正在進(jìn)行，高速先生就分享一些仿真的數(shù)據(jù)，從仿真結(jié)果對比上說明不同表面處理的損耗情況。我們的項(xiàng)目是一個(gè)表層包地的走線結(jié)構(gòu)，用于112G的夾具設(shè)計(jì)上。我們抽取了其中1inch的走線來進(jìn)行建模對比，本次要仿真對比的是理想裸銅，綠油，沉金和沉銀這四種模型，當(dāng)然理想裸銅在實(shí)際加工中是不會存在的哈，即使你讓板廠做裸銅，裸銅默認(rèn)也會給你做沉金處理，原因還是之前的，裸銅在空氣中會氧化，板廠不會給你做哈。
于是除了理想裸銅這種模型外，我們用于對比的就是下面的三種了，綠油，沉金和沉銀。
再放大一點(diǎn)，看大家能不能看到裸銅模型上覆蓋東西的區(qū)別哈。
由于鎳金和沉銀都是以um單位的厚度算，因此在模型上看不清楚的確不怪大家哈，高速先生已經(jīng)盡力去展示建模的區(qū)別了。
當(dāng)然比起模型，大家更關(guān)心的是模型跑出來后損耗的對比了是吧！事不宜遲，高速先生立馬把第一手仿真結(jié)果share給大家，如下所示：
由于本項(xiàng)目是進(jìn)行112G的夾具設(shè)計(jì)，因此損耗我們關(guān)注的點(diǎn)是28GHz的基頻?？梢钥吹剑瑩p耗從小到大分別是沉銀，理想銅，綠油和沉金。而且稍微令高速先生失望的是綠油和沉金這兩種更常規(guī)的表面處理工藝都差得有點(diǎn)多，反而沉銀是最理想的，但是高速先生也知道沉銀雖然損耗是很好，但是在實(shí)際加工時(shí)也很容易氧化，然后我們想看到的銀和加工出來的銀就是下圖的對比了，另外估計(jì)氧化后銀的損耗也會變大，這個(gè)高速先生有空會繼續(xù)研究。
好了，抽空進(jìn)行完這個(gè)仿真對比和寫完這篇文章后，高速先生立馬回歸到這個(gè)項(xiàng)目中去了，得好好想想該使用哪種表面處理方法能滿足112G的夾具指標(biāo)了。
