开云·kaiyun官方网站表面处理工艺的特点、应用及发展

一、前言 随着人类对生存环境要求的不断提高，开云·kaiyun官方网站生产涉及的环境问题尤为突出。 目前，铅和溴的话题最为热门； 无铅无卤会在很多方面影响开云·kaiyun官方网站的发展。 虽然目前开云·kaiyun官方网站表面处理工艺的变化不是很大，似乎是遥远的事情，但需要注意的是，长期缓慢的变化会带来巨大的变化。 随着环保呼声越来越高，未来开云·kaiyun官方网站的表面处理工艺必将发生翻天覆地的变化。

二、表面处理的目的 表面处理的基本目的是保证良好的可焊性或电性能。 由于自然界中的铜在空气中往往以氧化物的形式存在，不太可能长期保持原铜的状态，因此需要对铜进行其他处理。 虽然大部分铜氧化物在后续组装时可以通过强助焊剂去除，但强助焊剂本身不易去除，所以行业内一般不使用强助焊剂。

三、常见的五种表面处理工艺 现在包含了很多开云·kaiyun官方网站表面处理工艺，包括热风整平、有机涂层、化学镀镍/金、浸银、浸锡等，将一一介绍。

1.热风整平 热风整平又称热风焊锡整平，是在开云·kaiyun官方网站表面涂敷熔融的锡铅焊锡，用加热的压缩空气整平（吹）形成一层既耐铜的涂层的工艺 氧化并能提供良好的可焊性。 铜锡金属间化合物在热风整平过程中在焊料和铜的结合处形成。 保护铜面的焊料厚度约为1-2mil。 开云·kaiyun官方网站在热风整平时要浸入熔化的焊料中； 气刀在焊锡凝固前吹出液态焊锡； 气刀可以最大限度地减少铜表面焊料的弯月面，防止焊料桥接。 热风整平可分为立式和卧式。 一般认为卧式较好，主要是卧式热风流平涂层比较均匀，可以实现自动化生产。 热风整平的一般流程是：微蚀→预热→涂助焊剂→喷锡→清洗。

2.有机涂层有机涂层工艺不同于其他表面处理工艺。 它充当铜和空气之间的阻挡层； 有机涂层工艺简单、价格低廉，使其在工业上得到广泛应用。 早期的有机涂层分子有咪唑和苯并三唑，起到防锈作用。 最新的分子主要是苯并咪唑，它是铜通过氮官能团化学键合到 开云·kaiyun官方网站 上。 在随后的焊接过程中，如果铜表面只有一层有机涂层，则必须有很多层。 这就是为什么通常将液态铜添加到化学罐中的原因。 涂完第一层后，涂层吸附铜； 然后第二层的有机涂层分子与铜结合，直到20倍甚至100倍的有机涂层分子聚集在铜表面，可以保证多次回流焊。 测试结果表明，最新的有机涂层工艺可以在多种无铅焊接工艺中保持良好的性能。 有机镀膜工艺的一般流程为：脱脂→微蚀→酸洗→纯水清洗→有机镀膜→清洗。 过程控制比其他表面处理过程更容易。

3.化学镀镍/浸金化学镀镍/浸金工艺不像有机镀层那么简单。 化学镀镍/浸金工艺仿佛给开云·kaiyun官方网站穿上了厚厚的铠甲； 另外，化学镀镍/浸金工艺不像有机镀层那样有防锈屏障，有利于开云·kaiyun官方网站的长期使用，达到良好的电气性能。 因此，化学镀镍/沉金是在铜表面包裹一层厚厚的电性能良好的镍金合金，可以长期保护开云·kaiyun官方网站； 此外，它还具有其他表面处理工艺所不具备的环境耐受性。 镀镍的原因是金和铜会相互扩散，镍层可以阻止金和铜之间的扩散； 如果没有镍层，金会在数小时内扩散到铜中。 化学镀镍/浸金的另一个优点是镍的强度。 只有厚度为 5 微米的镍才能在高温下限制 Z 方向的膨胀。 另外，化学镀镍/浸金也可以防止铜的溶解，有利于无铅组装。 化学镀镍/浸金工艺流程一般为：酸洗→微蚀→预浸→活化→化学镀镍→化学浸金。 主要有6个化学品罐，涉及近百种化学品，过程控制难度大。

4.沉银工艺介于有机镀层和化学沉镍/沉金之间，比较简单、快速； 它不像化学镀镍/浸金那样复杂，也不是开云·kaiyun官方网站的厚装甲层，但仍能提供良好的电气性能。 白银是黄金的弟弟。 即使暴露在高温、潮湿和污染环境中，银仍能保持良好的可焊性，但会失去光泽。 浸银不具有化学镀镍/浸金的良好物理强度，因为银层下没有镍。 此外，浸银具有良好的储存性能，浸银后，几年后组装问题不大。 浸银是一种置换反应，几乎是亚微米纯银镀层。 有时浸银过程中还含有一些有机物，主要是防止银腐蚀和消除银迁移； 这种薄薄的有机物层一般很难测量，分析表明有机物的重量不到1%。

5. 浸锡 由于目前所有的焊锡都是以锡为基体的，因此锡层可以匹配任何类型的焊锡。 从这个角度来看，浸锡工艺是很有前途的。 然而，在浸锡工艺之后，之前的开云·kaiyun官方网站中出现了锡须。 锡须和锡迁移会在焊接过程中带来可靠性问题，因此浸锡工艺的使用受到限制。 后来在浸锡液中加入了有机添加剂，使锡层结构呈颗粒状，克服了以前的问题，同时还具有良好的热稳定性和可焊性。 浸锡工艺可以形成平坦的铜锡金属间化合物，使浸锡具有与热风整平一样良好的可焊性，而没有热风整平令人头疼的平坦度问题； 浸锡也没有化学镀镍和浸金金属之间的扩散问题——铜锡金属间化合物可以牢固结合。 沾锡板不能存放太久，必须按沾锡顺序进行装配。

6.其他表面处理工艺 其他表面处理工艺较少采用。 以下是应用比较广泛的镍金电镀和化学镀钯工艺。 镍金电镀是开云·kaiyun官方网站表面处理工艺的鼻祖。 它自开云·kaiyun官方网站出现以来就出现了，并逐渐演变为其他方法。 开云·kaiyun官方网站表面导体先镀一层镍，再镀一层金。 镀镍主要用于防止金和铜之间的扩散。 现在镀镍金有两种：软镀金（纯金，金表面看起来不光亮）和硬镀金（表面光滑坚硬，耐磨，含有钴等元素，金表面看起来 明亮的）。 软金主要用于芯片封装时制作金线； 硬质合金主要用于非焊接点的电气互连。 考虑到成本，业界常采用影像转移法进行选择性电镀，以减少金的使用。 目前，选择性镀金在行业中的使用量不断增加，主要是化学镀镍/浸金工艺控制难度大。 一般情况下，焊接会使电镀金变脆，从而缩短使用寿命。 因此，应避免在电镀金上进行焊接； 然而，化学镀镍/金浸出的脆化很少见，因为金非常薄且一致。 化学镀钯的过程与化学镀镍的过程相似。 主要过程是通过还原剂（如次磷酸二氢钠）将钯离子还原为催化表面的钯。 新的钯可以作为催化剂促进反应，因此可以获得任意厚度的钯镀层。 化学镀钯的优点是具有良好的焊接可靠性、热稳定性和表面光洁度。

四、表面处理工艺的选择主要取决于最终组装部件的类型； 表面处理工艺会影响开云·kaiyun官方网站的生产、组装和最终使用。 下面详细介绍五种常见表面处理工艺的应用场合。

1.热风整平曾在开云·kaiyun官方网站表面处理工艺中起主导作用。 80年代，超过四分之三的开云·kaiyun官方网站采用热风整平工艺，但近十年来业界一直在减少热风整平工艺的使用。 据估计，目前有25%～40%的开云·kaiyun官方网站采用热风整平工艺。 热风整平工艺又脏又臭又危险，因此一直不是人们喜欢的工艺，但对于较大的元器件和大间距的导线来说却是一种极好的工艺。 在高密度开云·kaiyun官方网站中，热风整平的平整度会影响后续组装； 因此，HDI板一般不采用热风整平工艺。 随着技术的进步，业界出现了针对装配间距更小的QFP和BGA的热风整平工艺，但在实际应用中很少见。 目前部分工厂采用有机镀层和化学镀镍/浸金工艺代替热风整平工艺； 技术的发展也导致一些工厂采用了浸锡和浸银工艺。 随着近年来无铅化的趋势，热风整平的使用进一步受到限制。 虽然出现了所谓的无铅热风整平，但可能涉及到设备的兼容性问题。 

2.有机涂层 据估计，目前约有25%～30%的开云·kaiyun官方网站采用有机涂层技术，且比例一直在上升（很可能有机涂层现已超越热风整平，位居第一）。 有机涂层工艺可用于低技术开云·kaiyun官方网站或高技术开云·kaiyun官方网站，例如单面TV 开云·kaiyun官方网站和高密度芯片封装板。 对于BGA，有机涂层也被广泛使用。 如果开云·kaiyun官方网站没有表面连接的功能要求或储存期限限制，有机涂层将是最理想的表面处理工艺。

3.化学镀镍/金浸镀化学镀镍/金浸镀工艺不同于有机镀层工艺。 主要用于表面有连接功能要求且存放期较长的板材，如手机按键区、路由器外壳边缘连接区、芯片处理器弹性连接电接触区等。 由于热风整平的平整度和有机镀层助焊剂的去除，化学镀镍/镀金在1990年代得到广泛应用； 后来由于黑盘和脆性镍磷合金的出现，化学镀镍/浸金工艺的应用减少了。 然而，几乎每个高科技开云·kaiyun官方网站工厂都有化学镀镍/浸金线。 考虑到去除铜锡金属间化合物后焊点会变脆，在比较脆的镍锡金属间化合物处会出现很多问题。 因此，便携式电子产品（如手机）几乎都采用有机镀层、浸银或浸锡形成的铜锡金属间化合物焊点，而按键区、接触区和EMI屏蔽区则采用化学镀镍/金形成 . 据估计，目前约有10%～20%的开云·kaiyun官方网站采用化学镀镍/金工艺。

4. 浸银和浸银比化学镀镍/浸金便宜。 如果开云·kaiyun官方网站有连接功能需求，需要降低成本，沉银是一个不错的选择； 此外，浸银具有良好的平整度和接触性，因此应选择浸银工艺。 通讯产品、汽车、电脑周边以及高速信号设计中都有很多浸银应用。 银浸还可以用于高频信号，因为它具有其他表面处理无法比拟的优良电性能。 EMS推荐浸银工艺，因为它易于组装且具有良好的可检查性。 然而，由于浸银的缺陷，如变色和焊孔，其增长缓慢（但没有减少）。 据估计，目前约有10%~15%的开云·kaiyun官方网站采用浸银工艺。

5.浸锡引入表面处理工艺已有近十年的历史。 这种工艺的出现是生产自动化要求的结果。 浸锡不会给焊接区带来任何新元素，特别适用于通讯背板。 锡会在超过板的储存期后失去可焊性，因此浸锡需要更好的储存条件。 此外，由于存在致癌物质，浸锡工艺的使用受到限制。 据估计，目前约有5%~10%的开云·kaiyun官方网站采用浸锡工艺。 五、结语 随着客户要求越来越高，环保要求越来越严，表面处理工艺越来越多，选择一种有前途、用途更广泛的表面处理工艺，目前看来有些迷茫。 也无法准确预测未来开云·kaiyun官方网站表面处理工艺将走向何方。 不管怎样，满足客户要求和保护环境是必须先做的！