常見PCB表面處理復(fù)合工藝分享

PCB表面處理復(fù)合工藝-沉金+OSP是一種常用于高端電子產(chǎn)品制造領(lǐng)域的工藝組合。這種復(fù)合工藝結(jié)合了沉金板和OSP（Organic Solderability Preservatives）工藝，以獲得更佳的綜合效果。

沉金板焊點(diǎn)的金屬間化合物（IMC）生長于鎳層上，而鎳錫間晶粒的機(jī)械強(qiáng)度稍弱于銅錫間晶粒的機(jī)械強(qiáng)度。沉金制程中，磷含量工藝的黑盤與高磷含量的金面不溶解的問題可能會出現(xiàn)，這是一個難以解決的問題。然而，沉金工藝仍然具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如平整的焊盤表面、金的抗氧化和低電阻率特性，以及較寬的制程窗口。

復(fù)合工藝的應(yīng)用

為了兼顧機(jī)械強(qiáng)度和其他優(yōu)點(diǎn)，智能手機(jī)制造業(yè)普遍采用復(fù)合型工藝，即沉金板+BGA區(qū)域焊盤采用OSP工藝。這種工藝使得BGA焊點(diǎn)直接生長于銅箔上，以確保其機(jī)械強(qiáng)度。復(fù)合型工藝制造流程相對復(fù)雜，起初應(yīng)用于高端智能手機(jī)，逐漸被業(yè)界認(rèn)可并流行于高端電子產(chǎn)品制造領(lǐng)域。

圖1. PCB表面處理復(fù)合工藝：蘋果手機(jī)主板；其中BGA焊盤為OSP工藝，其他區(qū)域焊盤表面處理ENIG

沉金工藝中的賈凡尼效應(yīng)和金面不溶解問題

在使用沉金工藝后，金層表面的孔隙可能會暴露鎳層，這可能導(dǎo)致在腐蝕環(huán)境中發(fā)生賈凡尼效應(yīng)（Galvanic Effect），從而使鎳溶解（金為陰極，鎳為陽極）。鎳的溶解會導(dǎo)致溶液中的銅離子同時還原并沉積在金表面上，導(dǎo)致金面皮膜的顏色變深，甚至出現(xiàn)金屬銅。一旦沉金后的表面存在銅，氧化后的銅會導(dǎo)致焊盤拒焊，從而出現(xiàn)金面不溶解的問題。這是需要注意的細(xì)節(jié)。

總之，化學(xué)鎳金板焊盤表面平整，適合密間距制程需求，可以烘烤和清洗，并具有較寬的制程窗口。金面可以用作接觸面或Wire bond基面，金的不易氧化變質(zhì)的特性使沉金板具有良好的焊錫性能。

沉金工藝的常見不良情況

然而，化學(xué)鎳金板也存在一些常見的不良情況，包括沉金工藝控制異常導(dǎo)致的黑盤（焊接后掉件、焊點(diǎn)強(qiáng)度不足）、沉金工藝導(dǎo)致的金層夾雜有機(jī)物（拒焊、縮錫不良）、高磷含量工藝控制異常導(dǎo)致金層過?。ň芎?、縮焊，焊盤未呈金色）、PCB制程異常導(dǎo)致電鍍液殘留（拒焊、縮錫、異物污染）、沉金工藝控制不良導(dǎo)致鎳層氧化和污染（金層剝離、拒焊、縮錫）、沉金工藝控制異常導(dǎo)致鎳層開裂和與銅層分離（焊點(diǎn)可靠性異常）。這些問題需要在制程中進(jìn)行關(guān)注和控制。