2013/04/30 • 38条评论

电路板表面处理的目的？整理几种常见PCB finished的优缺点

（前言：这只是一篇关于【电路板表面处里(Finished)】的整理文，188金宝搏苹果下载个人仅从事过电子工厂后段的电路板组装，而未从事过电路裸板的生产制程，所以这些见解纯粹只是个人看法，如果有些不一样的声音或错误的地方欢迎留言讨论或指正。）

先简单说明一下什么是电路板的表面处理，大家应该都知道PCB是由一层铜箔线路+一层绝缘材料这样一层层叠起来的，如果把铜箔直接暴露在空气当中，会发生什么事？没错！会发生氧化及腐蚀，所以我们必须要针对铜箔来做一些保护以隔绝铜箔与空气的接触。那要怎么保护呢？不知道大家有没看过铁窗需要刷油漆，小时候我们家的铁窗有好几年几乎都是188金宝搏苹果下载在漆，铁窗刷油漆的目的就是为了要隔绝铁窗与空气接触并减缓氧化生锈的速度。

所以，电路板表面处理（PCB Surface Finish）的主要目的在保护电路板表面的铜箔层不至于与空其直接接触而氧化，并与焊锡直接或间接形成有效的焊接，达到电气导通，固定电子零件之目的。

（对于大陆那些盗文网站，复制贴上本站文章后，居然还改成自己公司的名字，感到无耻！文章内容部份防止复制编排可能造成您阅读的不便，请见谅！看到盗文可以百度举报）

随着时代的演进，科技的进步，环保的要求，电子业也随着时代的巨轮主动或被迫的前进，电路板的科技何尝不是如此。这里的几种电路板表面处理是目前业界较常见的制程，188金宝搏苹果下载只能说目前并没有那一种表面处理是最完美的，所以才会有这么多种选择，每一种表面处理也都各有其优缺点，下面188金宝搏苹果下载将试着列举说明：

裸铜板:

「裸铜板」顾名思义就是在电路板的铜箔表面没有做任何的表面处理保护措施，最外层的线路完全裸露，一旦拆封之后就直接与空气接触。

裸铜板优点：

成本低、表面平整度高，焊接性良好（注意：是在还没有氧化前的情况下）。

裸铜板缺点：

因为没有任何保护，所以容易受到酸及湿度影响，不能久放，拆封后需在2小时内用完，因为铜暴露在空气中容易氧化；无法使用于双面制程，因为经过第一次回流焊后第二面就已经氧化了。

如果有测试点，必须加印锡膏以防止期持续氧化，否则后续将无法与探针接触良好。

喷锡板(HASL，Hot Air Solder Leveling，热风焊锡整平):

HASL俗称喷锡板，是在PCB外层铜箔的表面焊接上一层高温液态锡来保护铜箔，然后用热风形成的风刀来整平PCB表面上的锡，常见的喷锡设备可大致分为垂直与水平两种，各有优缺点。

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喷锡板的优点：

新鲜的锡可以获得较佳的润湿(Wetting)效果，因为镀层本身就是「锡(Sn)」，相对ENIG来说价钱也较低，因为锡比金便宜多了，但是价钱则比OSP高。喷锡板的焊接性能也佳，但这通常只仅针对第一面回焊(1st reflow)，对于第二回焊面就不一定有这个优点了。

喷锡板的缺点：

不适合用来焊接细间隙脚以及过小的零件，因为喷锡板的表面平整度较差，尤其是第二面回焊时，已经过了一次回焊，表面的喷锡经过第一次回焊后可能重新熔融过，将造成焊垫的平整度变得更差，当然这可以靠锡膏厚度来克服，但不要忘了细间脚不建议太厚的锡膏。

在PCBA制程中容易产生锡珠(solder beads)，对细间脚(fine pitch)零件较易造成短路。

使用于双面SMT制程时，因为第二面已经过了第一次高温回流焊的洗礼，所以极容易发生喷锡重新熔融而产生锡珠或类似水珠受重力影响形成滴落球状的锡点，容易造成表面更不平整，进而影响焊锡问题。

另外，第二回焊面(2nd side)可能在第一次回焊(1st reflow)后就发生锡氧化状况，或是IMC增厚的影响而吃掉原本的锡层，进而影响到第二面的焊性问题，尤其容易发生在喷锡厚度不足的板子上。

延伸阅读：
无铅喷锡板(HASL)上锡不良原因(资料收集)
什么是HASL喷锡板表面处理？有何优缺点？

化锡板(Immersion Tin, Im-Sn，浸镀锡):

化锡板也称浸锡板与HASL的最大差异是化锡板为利用化学置换的方法在铜箔的表面沉积一层「锡」，所以中文才称之为化锡板，也因为是化学锡，所以化锡板的锡层表面非常平坦，但却无法沉积太厚；而HASL则是利用融熔的液态锡来附着于铜箔表面，在锡与铜之间已经生成IMC，平整度较差。

化锡板的优点：

表面平整。

价格具竞争性。

较佳的焊接效果。因为镀层本身就是锡，但只有仅针对第一面回焊(1st reflow)，对于第二回焊面就不一定有这个优点。

化锡板的缺点：

纯锡容易发生锡鬚(Tin Whiskers)。

双面回焊制程中，因第二面已经过一次回焊的高温洗礼，表面锡容易重新融熔产生锡珠或类似水珠受重力影响而形成滴落球状的锡点，使得第二面的表面不平整，进而影响焊锡问题。

第二回焊面也可能在第一次回焊时就发生锡面氧化，或是锡铜IMC增厚影响，吃掉锡层而影响到焊性的问题，尤其化锡的厚度大多较薄。

化金板(ENIG，Electroless Nickel Immersion Gold，无电镀镍浸金):

ENIG是利用化学方法在铜箔的表面先涂布上一层「镍」，然后再涂布上一层「金」，「金」在ENIG电路板的作用只是在保护镍层不至于与空气接触而氧化影响到之后的焊锡品质。

ENIG板的优点：

不易氧化，可长时间储放，表面平整，适合用于焊接细间隙脚以及焊点较小的零件。有按键线路电路板的首选(如手机板)。可以重复多次回流焊也不太会降低其焊锡性。可以用来作为COB(Chip On Board)打线的基材，但需有一定的金层厚度。ENIG之所以不易氧化是因为表面金保护了底层镍，所以金层厚度就很重要了，金层太薄了就无法保护镍，太厚了又会阻碍镍锡合金的形成。

ENIG板的缺点：

成本较高，焊接强度较差，因为IMC为锡镍合金。而且使用无电镀镍制程，容易有黑垫/黑铅的问题产生。镍层会随着时间氧化，长期的信赖度是个问题。

延伸阅读：
零件掉落与电路板镀金厚度的关系
 ENIG表面处理是什么电路板？有何优缺点？
[影片]电路板生产线制程简介(PCB Production Process)
ENIG表面处理PCB焊垫的两大潜在问题(黑镍与富磷层)及预防措施

OSP板(Organic Soldering Preservative，有机保护膜):

OSP是利用化学方式在铜的表面长出一层有机的护铜剂。这层有机护铜剂在高温下可以很容易地被助焊剂迅速地清除并露出洁净的铜面与锡膏形成焊接。有机护铜剂的厚度越厚，对于铜箔的保护性就越好，但是相对地也就需要较强活性的助焊剂才能清除它以利焊接进行。

OSP板的优点：

价钱便宜。在多种PCB表面处里中，除了比裸铜板贵一点点之外，就属OSP最便宜。

具有裸铜板焊接的所有优点，新鲜的板子焊接性良好，过期（三个月或六个月）的板子也可以重新再做表面处理，但通常以一次为限，还要看表层线路是否有极细线路或焊垫，因为重新处理会吃掉少许的铜面，如果太细的线路则无法重新处理。

OSP为铜基地，新鲜的OSP焊锡强度佳，可以承受较大的冲击应力。新鲜的铜基地所形成的焊锡强度比镍基地来得优，但是会随着时间老化。（延伸阅读：用数据比较OSP及ENIG表面处理电路板之焊接焊锡焊点强度）

OSP板的缺点：

容易受到酸及湿气的攻击而影响到保护铜面的效果。使用于二次回流焊时，需在一定时间内完成，通常第二次回流焊(reflow)的效果会比较差。另外，OSP板存放时间如果超过三个月或六个月就必须重新做表面处理，详细的资讯可能要与原板厂联繫看使用的OSP材质可以耐3个月或6个月的保存期限。一般要求打开包装后需在24小时内用完。

OSP薄膜为绝缘层，所以测试点(Test Point)必须加印锡膏以去除原来的OSP薄膜才能让针头接触测试点作电性测试。

OSP板子无法作为按键接触的表面处理，因为其护铜薄膜无法承受太多次的按键摩擦造成露铜，使用一段时间后会发生氧化，造成按键接触不良。

另外，OSP板子为铜基地，焊锡后初始会生成Cu₆Sn₅的良性IMC，但经过时间推移老化后则会渐渐生成Cu₃Sn的劣性IMC，造成信赖性问题，所以如果需要长期使用于高温环境或需要较长使用寿命的产品必须多加考虑OSP的长期信赖性问题。

延伸阅读：
什么是OSP(有机保焊膜)表面处理电路板？有何优缺点？

化银板(Immersion silver, Im-Ag)、沉银板、浸银板

首先，188金宝搏苹果下载个人没有实际使用过化银板的经验。所以，以下关于化银板的资讯就是从我三姑妈及六姑婆那里听来并融合自己的想法出来的。看看就好，有专家路过请不吝指教。

化银板的表面处理制程其实很简单，它就是使用贾凡尼效应原理，直接用银(Ag)去置换PCB的表面铜箔(Cu)就可以完成了：

2Ag⁺ + Cu → 2Ag + Cu²⁺

在正常的环境下，铜的电位比较高，所以会丢掉电子，被氧化（Cu –> 2e^– + Cu²⁺）；而银的电位比较低，则会获得电子，被还原（2Ag⁺ + 2e^– –> 2Ag）。

化银板的优点：

因为表面银是置换沈积而来的，所以化银具有良好的表面平整度，就类似化金，而且「银」的价格应该比「金」来得便宜。

「银」在焊接中可以改善焊接的润湿性，一定比率的「银」也可以增强焊点强度，提高抗疲劳性，通过冷热冲击测试。但是「银」含量如果太高（重量比超过4%)，焊点反而会变脆，这点必须注意。

「银」虽然也会于锡在高热中起反应形成Ag₃Sn的IMC，但是这层「银」非常薄，在焊接过程中应该与ENIG中的「金(Au)」扮演保护底铜免于氧化的角色，所以焊接后实际的IMC应该还是锡铜合金。

化银板的缺点：

就188金宝搏苹果下载个人的瞭解，化银板好像只有在RoHS刚开始实施时流行过一阵子，后面就比较少人使用了。

因为焊锡中「银」的含量如果超过一定比率，在焊接的过程中会容易长出锡鬚(wick)。使用期间也有机会发生电子迁移(Electromigration)长出晶枝(dendrite)造成品质的问题，不利细间距的产品。

而且还传出化银在IMC层下方容易生成微小气泡影响产品的可靠度，尤其是BGA零件。

化银板放置于大气中容易受环境污染硫化影响外观及焊接品质。一般建议开封后48H内要用完。

LTS低温焊锡可靠度验证

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38个回应

亩亩电子工程师

2024/06/20

188金宝搏苹果下载 ,您好; 想问一下, 为了避免氧化问题, 我们会再焊盘上刷锡, 避免铜箔与空气接触氧化, 那位打件或是测试点吃锡面积是否有相关规范呢?

- 188金宝搏苹果下载
  
  2024/06/20
  
  亩亩电子工程师,
  实在看不懂你的问题。
  
加班厌世layout工程师

2024/03/09

188金宝搏苹果下载您好！
本人是最悲微的layout工程师
想请问板上的裸铜区（不是零件的裸铜）是机构额外在板上开的(裸铜有被设定吃Gnd net，因走线关系高速线via会打在该区域。想询问您若此作法是否造成不好影响？（例如：短路讯号不稳………）

- 188金宝搏苹果下载
  
  2024/03/09
  
  加班厌世layout工程师,
  从你的描述中，我只能猜测这个裸铜区的via是不会印锡膏吃锡，这样的话，基本上就不会有短路问题。但是有一点要注意，你的via是否为贯孔，如果为贯孔，就要看板子的另外一面有无需要印锡膏的焊垫，如果有的话，另外一面的锡就会从贯孔流过来。
  至于是否会影响高频讯号，这个要看你的via是如何设计，有没有电镀铜填孔，建议最好有电镀铜填孔才比较不会影响。因为讯号通过贯孔时会需要转直角，自己把讯号想像成水流在水管中，通过直角的地方，速度会改变，如果在转弯的地方将水管变粗，速度的影响就会变小。当然这只是我个人的看法，实际还得看贵公司设计需求如何。
  
emily

2018/08/27

谢谢您的回覆
不好意思，因为这个同样的制程，使用IT+SAC305就没有crack，所以才没有从减少应力去解决

emily

2018/08/26

188金宝搏苹果下载您好，最近遇到个问题一直找不到答案，在flip chip封装中，以SAC305为bump SnAg为solder，用ENIG表面处理后，reflow后在chip端UBM下的IMC(Ni3Sn4)与bump间产生了tear，把bump改为SnCu0.7或SOP+SnCu0.7后情况有所改善，但仍产生裂缝，这是否是IMC受应力而产生的裂缝呢?或是说和Cu的浓度有关呢?

- 188金宝搏苹果下载
  
  2018/08/27
  
  emily,
  老实说我没有办法回答你的问题，首先我不清楚你的产品做过什么测试后才让IMC产生锡裂，也不清楚的Flip-chip是否有点胶（一般都是要点Underfill的）。
  如果你想知道OSP及ENIG对抗拉力的能力可以参考【用数据比较OSP及ENIG表面处理电路板之焊接焊锡焊点强度】一文。
  
  - emily
    
    2018/08/27
    
    188金宝搏苹果下载您好：
    不好意思，我讲的不够详细
    在一次reflow后即发生裂缝，underfill之前，是切开后看发现有underfill填入裂缝故认定为在underfill前发生，所有用ENIG表面处理的都有裂缝，只是以SAC305最严重，裂掉最多颗，完全不知道怎么会发生这种情况
    
  - 188金宝搏苹果下载
    
    2018/08/27
    
    emily,
    会产生锡裂一定是受到应力冲击，这个假设已经排除了non-wetting及De-Wetting，应力冲击有几种可能：
    1.板子在运送过程当中有受到撞击或应力弯折。
    2.板子在真床测试设备上有遭受到应力弯折。
    将锡膏中的Ag降低可以降低焊锡的脆性增加耐冲击的能力，从ENIG改用OSP可以增加焊锡强度。
    如果无法解决制程中的应力，就算将锡膏改成SnCu，电路板改成OSP，也只是延缓锡裂发生的时间点而已。
    
  - Emily
    
    2018/08/27
    
    谢谢您～
    我想再请问为什么使用ENIG可以增加銲锡强度呢？而ENIG是使用在substrate端，UMB侧并没有，也会影响到和IMC连结的强度吗？
    因为这个制程使用IT+SAC305时便不会有裂缝产生，所以才会感觉表面处理才是影响的主因？
    
  - 188金宝搏苹果下载
    
    2018/08/27
    
    写错了，从ENIG改用OSP可以增加焊锡强度。
    
  - Emily
    
    2018/08/27
    
    谢谢您～
    我刚刚读了您分享的文章，也了解OSP焊接性比ENIG好，但我还是不了解这样会对UBM端的IMC和solder连结力有影响吗？
    
  - 188金宝搏苹果下载
    
    2018/08/27
    
    Emily,
    你还是先解决你的应力问题吧！
    OSP相比ENIG可以强化受到应力时的承受能力，但是会随着时间劣化。
    
段杰

2018/07/13

你好，遇到困难求解答：喷锡板在过炉后大锡面会出现锡面污染问题，请问此问题是怎么产生的。万分感谢！

- 188金宝搏苹果下载
  
  2018/07/13
  
  段杰,
  这样子问问题是无法给你提供建议的。
  询问工程问题，请提供足够的资讯以利有效回答
  
Amy

2018/06/30

感谢您一直提供资讯，请问有关PCBA防水防尘处理方法的建议吗？

- 188金宝搏苹果下载
  
  2018/07/01
  
  Amy,
  请参考防水防尘IP67或IP68等级代表什么？IP等级测试方法说明与注意事项
  
Paul Chu

2018/06/04

PCB的孔洞,会有毛边,除了毛刷是否有用喷砂方式清除,大陆很多柔性砂材供应商网页,提到尼龙砂用做电路板表面前处理.
若是网站内已有相关文章,请惠于提示.
过去SMD制程也会用到尼龙砂,但是没有在站内翻到相关文章,不确定是制程改变,还是我疏忽了,若方便,也请惠于提示. 非常感谢!

- 188金宝搏苹果下载
  
  2018/06/04
  
  Paul,
  Sorry!没有你需要的资讯。
  
terry.wei

2018/01/10

狂人您好,

上述的各种板材都有其缺点,

而在产品轻薄短小,零件尺寸及pitch小型化,PCB双面回焊制程,周温愈来愈高,寿命要求愈来愈长的趋势下,更凸显这些缺点.

目前业界似乎多以HASL为主,少部分使用化金,
不知是否有新的,又经济且无严重缺点的板材可用?
或是HASL有较新的优化版本或可改善其缺点的迴焊/流焊参数?

Best regards,
terry

- 188金宝搏苹果下载
  
  2018/01/13
  
  Terry,
  现在的PCB表面处理依然还是如同你了解的各有优缺点，新鲜的OSP焊锡强度会比较强，但是库存保存不易，ENIG可较长效保存，但是焊锡强度较差，还可能有黑镍的问题
  所以有部份人回头使用HSAL或是化锡板，只要其平整度及厚度可以控制好，焊锡强度也有不错的表现。
  
Hank

2016/10/29

请问
针对PAD有SOP制程，有测试的方法吗？
比如Open/short的测试
或者是可以清楚OSP的方法
谢谢

- 188金宝搏苹果下载
  
  2016/10/29
  
  Hank,
  我想你说的应该是OSP(Organic Solderability Preservative)表面处理，这种板子只要印锡膏过回焊炉吃锡就可以了，或是过波焊炉吃锡也可以去除。
  
JIMIWHA

2015/04/22

请问 OSP板 SMT后裸铜区域会变深色，
厂商测试空板十次回流过锡炉，变色但吃锡性正常，
这样未来的寿命信赖性会不会有没有问题?

厂商表示是因为 OSP药剂品牌不同导致的结果
(某家会变色，也有原厂变色测试的PASS报告)

- 188金宝搏苹果下载
  
  2015/04/22
  
  JIMIWHA;
  我想问题应该不在裸铜区，OSP板的裸铜区如果没有吃锡，日后一定会有氧化的问题。
  如果担心焊锡区的焊性有问题，应该要做切片检查有没有生成均匀的IMC才是最可靠的验证。
  
nestfirst

2013/08/08

请问客户拿的PCB是2012/4产出的喷锡板
因为已经一年多了
所以我们这边只好上清洁水抛—BGA部分用橡皮擦擦
遇到已经生产日期过了一年多的喷锡板
应该拒绝客户生产为上策吗
我刚帮我爸公司的忙
如何处理才是最好的方式

- 188金宝搏苹果下载
  
  2013/08/08
  
  nestfirst;
  1. 原则上我不建议使用喷锡板来上BGA。因为平整度有问题。
  2. 一年以上的PCB焊姓，建议先烘烤然后做焊性测试。焊性不良就可以回答客户有问题，看看能不能送回PCB厂商重新处理。
  
Jason_yu

2013/06/14

还有化锡板与电镀金板
化锡板也是要注意贾凡尼效应问题
电镀金板Cost 很高，一般为高阶产品在用
Au厚度约金手指Au厚度1/10

- 188金宝搏苹果下载
  
  2013/06/14
  
  Jason;
  谢谢你提供的资讯。
  
Lynn_liu

2013/05/29

受益良多,谢谢！

Ricky

2013/05/14

除化银外, 还有化锡,同时喷锡可细分有铅与无铅喷锡,
化银板由于贾凡尼效应问题,线路设计更应注意tear drop设计,另外,组装后,有silver migration的问题, BGA锡球处容易形成
Mirco void, 信赖性要求较高的产品, 对化银的选择有此一顾忌.

paul3650

2013/05/10

还有化银板

- 188金宝搏苹果下载
  
  2013/05/10
  
  Paul;
  不知道您有没有关于「化银」更进一步的资料，
  个人没有使用过「化银」，所以不是很清楚，「银」基本上不会参与IMC的形成，所以不能使用太厚的银。
  
富

2013/04/30

OSP为绝缘层，所以测试点必须加印锡膏以去除原来的OSP层才能接触针点作电性测试>>信赖性问题，通常有测点跟SMT元件，都会选择性化金，如有错误，请不吝啬指教

- 188金宝搏苹果下载
  
  2013/04/30
  
  富;
  选择性化金或选择性OSP的话基本上就失去了OSP较便宜的诱因了，接下来只剩下焊接性，但焊接性又取决于PCB存放的日期与OSP是否在第二面，所以我大部分见到的做法都是在BGA底下作选择性OSP，其他地方则使用化金。
  
paul3650

2013/04/30

还有选择性化金就是OSP板如果有KEY PAD ,KEY PAD要作化金这成本也比较高

富

2013/04/30

打开包装后需在24小时内用完。SOP为绝缘层，所以测试点必须加印锡膏以去除原来的SOP层才能用针点测试。
———————————
SOP 应该是 OSP才对
缺点：价格较高 >>>这句话应该是错的

- 188金宝搏苹果下载
  
  2013/04/30
  
  富;
  改过来啰!
  谢谢指正。