PCB新聞 - PCB打樣無鉛PCB表面處理工藝的研究與建議

PCB打樣一直是, 測試工程師主要關心的是確保他有一個有效的測試程式, 該程式可以在生產中很好地執行. "In-Circuit Test (ICT)" is still a very effective method of detecting manufacturing defects. 更先進的ICT系統還可以通過提供閃存程式設計方法，為測試功能配寘新增實際價值, PLD, 測試期間的FPGA和EEPROM. 安捷倫3070系統是ICT領域的市場領導者.
現在，資訊和通信技術仍然在 PCB製造 和測試過程 印刷電路板組件(（PCA）), 但是，人們對無鉛PCB的追求將對ICT階段產生什麼影響?

無鉛焊接技術的推廣導致了對PCB表面處理科技的大量研究. 這些研究主要基於PCB構建過程中的技術性能. 通常忽略了不同PCB表面處理科技對測試階段的影響, 或者只關注接觸電阻. 本報告將詳細介紹在資訊和通信技術中觀察到的影響，以及應對和理解這些變化的必要性.
PCB打樣表面處理經驗, 培訓工程師實現資訊通信技術 PCB生產 流程更改. 本文將討論無鉛PCB的表面處理, 尤其是在製造過程的ICT階段, 並揭示無鉛表面處理的成功測試也取決於PCB構建過程的有益貢獻.
成功的ICT測試始終與針床夾具的測試探針和PCB上測試墊之間接觸點的物理特性有關. 當非常鋒利的探針接觸焊接測試點時, 焊料會凹陷，因為探針的接觸壓力遠高於焊料的屈服强度. 由於焊料凹痕, 探針穿透測試墊表面的任何雜質. 下麵的未污染焊料現在與探針接觸，以實現與測試點的良好接觸. 探針插入深度是目標資料屈服强度的直接函數. 探頭穿透越深, 接觸越好.
An 8-ounce (oz) probe can apply a contact pressure of 26,000至160,000磅/平方英寸 (pounds per square inch), 取決於表面直徑. 因為焊料的屈服强度約為5,000 psi, 對於這種相對較軟的焊料，探針的接觸更好.
PCB proofing surface treatment process selection
Before we understand the cause and effect, 描述可用PCB表面處理工藝的類型以及這些類型可以提供什麼非常重要. All printed circuit boards (PCBs) have a copper layer on the board. 如果銅層未受到保護, 它會被氧化和損壞. 有許多不同的保護層可用, the most common ones are hot air solder leveling (HASL), organic solder protection (OSP), electroless nickel-gold immersion (ENIG), 浸銀, 和浸錫.
Hot air solder leveling (HASL)
PCB proofing HASL is the main 領導ed surface treatment process used in the industry. 該過程通過將電路板浸入鉛錫合金中形成, 用“氣刀”去除多餘的焊料. 所謂的氣刀是在電路板表面吹入的熱空氣. 對於PCA過程, HASL有很多優點：它是最便宜的PCB, 並且表面層可以在多次回流焊接後進行焊接, 清潔和儲存. 對於ICT, HASL還提供了一種自動用焊料覆蓋測試焊盤和過孔的過程. 然而, 與現有替代方法相比, HASL表面的平整度或共面性較差. 現在有一些無鉛HASL替代工藝, 由於HASL的自然替換特性，其變得越來越流行. 多年來, HASL已得到應用，效果良好, 但隨著“環保”綠色工藝要求的出現, 這個過程的存在是有編號的. 除了無鉛問題之外, 日益新增的電路板複雜性和更細的間距暴露了HASL過程的許多局限性.
優點：PCB打樣表面技術, 在整個製造過程中保持可焊性, 對ICT沒有負面影響.
缺點：通常使用含鉛工藝. 含鉛工藝現在受到限制，最終將於2007年淘汰. For fine pin pitch (<0.64mm), 它可能會導致焊料橋接和厚度問題. 不平的表面可能會在裝配過程中導致共面性問題.
PCB proofing organic solder protector
Organic Solder Protector (OSP) is used to produce a thin, 印刷電路板銅表面上的均勻保護層. 該塗層保護電路在存儲和組裝操作期間免受氧化. 這個過程已經存在很長時間了, 但直到最近，隨著無鉛科技和精細瀝青解決方案的尋求，它才變得流行起來.
在共面性和可焊性方面, OSP在PCA組裝中的效能優於HASL, 但需要對通量類型和熱迴圈次數進行重大的工藝更改. 由於其酸性特徵，將降低OSP效能，並使銅容易氧化, 囙此需要小心處理. 裝配工更喜歡處理更靈活、能够承受更多熱迴圈的金屬表面.
PCB打樣OSP的表面處理, 如果測試點未焊接, 會導致ICT中針床夾具的接觸問題. 僅僅改變為更鋒利的探針類型以穿透OSP層只會導致損壞並刺穿PCA測試孔或測試墊. 研究表明，切換到更高的檢測力或改變探針類型對產量幾乎沒有影響. 未經處理的銅的屈服强度比含鉛焊料高一個數量級, 唯一的結果是它會損壞暴露的銅測試墊. 所有可測試性指南強烈建議不要直接探測暴露的銅. 使用OSP時, 有必要為ICT階段定義一套外包服務提供者規則. 最重要的規則要求在PCB工藝開始時打開模具，以便將錫膏應用於需要ICT接觸的測試焊盤和過孔.
優點：組織成本與HASL相當, 良好的共面性, 無鉛工藝, 以及改進的可焊性.
缺點：裝配過程需要進行重大更改. 如果檢測到未加工的銅表面, 這將對資訊和通信技術不利. 過尖的ICT探頭可能會損壞PCB, 需要手動預防措施, 限制ICT測試並降低測試重複性.
PCB proofing electroless nickel-gold immersion
Electroless nickel-gold immersion (ENIG) coating has been successfully applied on many circuit boards. 雖然組織成本較高, 它具有平坦的表面和良好的可焊性. 主要缺點是化學鍍鎳層非常脆弱，在機械壓力下會斷裂. 這在業內被稱為“黑塊”或“泥縫”, 這導致了埃尼集團的一些負面報導.
優點：良好的可焊性, 平面, 儲存壽命長, 可承受多次回流焊接.
Disadvantages: high cost (about 5 times of HASL), “黑塊”問題, 使用氰化物和其他有害化學品的制造技術.
PCB proofing silver immersion
Silver immersion is a newly added method of PCB surface treatment. 它主要用於亞洲，並正在北美和歐洲推廣.
在焊接過程中, 銀層融化到焊點中, 留下罐頭/lead/銅層上的銀合金. 這種合金為BGA封裝提供了非常可靠的焊點. 其對比色便於檢查, 在焊接方面，它也是HASL的天然替代品.
浸銀是一種很有發展前景的表面處理科技, 但就像所有新的表面處理科技一樣, 最終用戶非常保守. 許多製造商將此過程視為“正在調查”過程, 但它很可能成為無鉛表面處理的最佳選擇.