PCB最后表面处理大揭秘（二）

二、PWB设计
　　正如前面所讨论的，装配过程是可以优化以适合所有的PCB最终表面涂层。PWB的设计将最终决定适于各个应用的最佳的HASL替代方法，但更专门的包装和互连的类型：
　　像按键接触(key contact)、元件屏蔽(component shielding)和插件连接器(edge connector)这样的应用要求在整个设备寿命内的接触电阻低。
　　1、柔性的电路板通常要求铝的或不锈钢的加强构件或散热器。
　　2、元件包装和某些PWB要求引线接合(wire bonding)或与直接芯片附着用的导电性胶的兼容性。 3、PWB上的高密度互连(HDI, high-density interconnect)几何形状戏剧性地影响使用传统无电镀涂层的合格率。
　　4、已经看到由于装配在ENIG上的区域阵列包装的绑接强度不够而出现的现场失效(field failure)。
　　为了满足所有这些要求，电子工业正将注意力集中在三种主要的替代方法上：OSP、浸银和浸锡。这三种涂层的每一种都提供适合特定PWB设计要求的优势。
　　OSP是成本最低的替代方法，与多金属表面兼容，提供最高的绑接强度。现在有新的配方，提供较薄的沉淀层，和原先的、消除了多金属表面生锈的一样牢固。由于耐磨性或电解金沉淀的可焊性，要求多金属涂层，如用于插件连接器或金引线接合(gold wire bonding)的电解镍/金。高成本和焊接点中金的易脆性要求OSP对已焊接的连接作第二次涂层。
　　虽然生产已证实按键接触，但ENIG也可以和新的OSP工艺一起使用，如果焊接点的强度对PWB设计是关键的话。这个高接合强度使得OSP成为移动电子和区域阵列包装(area array package)的选择。OSP也显示与使用在倒装芯片应用中的导电性胶的更大的兼容性。最后，散热器或刚性构件大都可以在最终表面处理之前容易地应用在板列形式。不像OSP，浸或无电镀工艺将镀在不锈钢或铝上面，引起变色。
　　和OSP与ENIG比较，浸银还是一个相对较新的技术。可是，在过去六年里，广泛的测试和大量的生产已经证实了这个工艺的可靠性5,6。焊锡的熔湿特性使得这种涂层更适合于一种现存的无铅波峰焊接工艺。这种表面处理方法是大多数应用的潜在替代方法，包括屏蔽、铝引线接合、按键接触和焊接。
　　如表一所示，这个涂层的接触电阻在经过老化或回流工序之后保持很低。初始的研究显示，接触电阻在与导电聚合物接触300,000次后保持很低，虽然更多工作需要完成。作为一种金属涂层，浸银也可以在低放大或不放大的情况下检查，使得应用者和装配者两个都容易决定其存在。
　　表一、浸银涂层的接触电阻
　　系列二，探针半径0.020"，接触力10oz。模拟压缩连接器的100%接合。电阻以欧姆测量。
　　涂层 处理 系列号 读数#1 读数#2 读数#3
　　电阻 电阻 电阻
　　OSP BTH处理 10370KG2 0.500 1.25 0.500
　　OSP 无环境处理 10370KKY 0.500 0.500 0.500
　　锡 BTH处理 10370KGM 0.025 0.025 0.025
　　锡 无环境处理 10370KHW 0.025 0.025 0.025
　　银 BTH处理 10370K9Z 0.025 0.025 0.025
　　银 无环境处理 10370K8Y 0.025 0.025 0.025
　　镍/金 无环境处理 无 0.025 0.025 0.025
　　Sn63/Pb37 无环境处理 无 0.025 0.025 0.025
　　浸锡已经在PWB和金属表面处理工业使用几十年了。可是，已经开发出新的化学成分，使有机物与锡一起沉淀在铜的表面。这种共同沉淀的有机物消除纤维状结晶(whisker)的增长，这是一个可靠性问题，阻碍铜锡金属间的增长，影响可焊接性能。
　　这些新的浸锡工艺的结果是，较厚的最终表面涂层(30 ~ 50 millionths百万分之一)，提供光滑表面给顺应针插件和在线测试(ICT, in-circuit test)渗透。正在进行中的研究，评估相对ICT探针磨损和几种最终表面涂层的性能。新的浸锡工艺很容易适应无铅装配，并与浸银一样，它们的存在容易检查。
　　三、结论
　　OSP、浸银和浸锡用于混合技术和水溶性与免洗装配技术，都将提供高的第一次通过装配合格率。每个产品的适当应用是通过PWB的设计要求来明确的：
　　OSP是成本最低的涂层，为芯片规模(chip-scale)和倒装芯片(flip chip)包装提供最好的焊接强度。新的配方能够处理多金属表面，如镍/金带自动连接(TAB, tape automated bonding)或铝散热器和刚性构件。浸银提供一种可引线接合的(wire bondable)单一的表面涂层，具有对按键接触的和金属对金属屏蔽的低接触电阻。浸锡提供较厚的、均匀金属涂层，改善ICT探针寿命和压入装配针的光滑性。
　　OSP已经是HASL替代品的市场主流，为应用者提供最宽的处理窗口。作为较新的产品，浸银和锡还必须达到相同的市场渗透，现在，要求应用过程中更多的关注。全球都在作经验积累，以解决工艺问题，使得可以从HASL容易地转换到其它替代方法。