SMT无铅组装工艺表面处理总结

由于微间距元件盒BGA器件的使用越来越多，电子行业早在无铅热潮到来之前就开始使用一些无铅表面处理工艺了。除了HASL之外，所有表面处理工艺都适合锡铅和无铅组装使用，例如，有机可焊性保护膜（OSP）、化学镍金（ENIG）、浸银和浸锡。因为需要的是平整的表面镀覆层，所以他们可以用来取代的HASL。这些表面处理工艺各有各的优缺点，没有一种是完美的。HASL因为具有表面不平的特性：有的地方厚度不够，而有的地方又台厚，所以锡/铅工艺也正在减少它的使用。人们一开始选用OSP来取代HASL,但OSP很脆而且需要经过特殊处理，在孔的填充和电路板上进行测试时，可能存在问题，尤其是在需要经过再流焊和波峰焊接两道工序的情况下。化学镍金ENIG镍能够有效地避免铜从PCB焊盘转移到焊球封装界面上：防止形成易脆的金属化合物。浸银中平面的微孔或香槟状气泡，以及ENIG中呈黑色的焊盘，都是关注的焦点。这些缺陷的产生机理不同，但有一点是一致的：它们都与印制电路板最终制造厂家的工艺控制有关，而且与电镀的化学材质有关。

哪种表面镀覆层最适合无铅呢？目前暂时还没有结论，必须根据实际产品需要来选择，并且要依靠印制电路板供货厂家。在某些情况下，可能会使用两种表面镀覆层。例如，单面SMT使用OSP,双面电路板和混装（SMT与贴插）电路板使用浸银。如果使用的是OSP，在再焊接和波峰焊时使用氮气或者腐蚀性很小的助焊剂，可以根据产品灵活掌握，如果使用ENIG就不需要使用氮气。在选择表面镀覆层时，氮气的使用，助焊剂的类型和对成本的敏感性，这些都是重要的因素。

与HASL SnPb的优异性能相比，无铅替代表面处理均存在一定的问题。OSP的透锡性能、ICT测试的兼容性、化学Sn的锡须和环保问题等均未能妥善解决，而得到众多企业青睐的化学Ag也开始被Planar Void问题困扰。2005年，Intel报道了化学银的Planar Void现象，并引起了焊点的早期失效，裂纹沿空洞扩展而贯穿：进一步的研究表明其原因为化学银制程本身变异导致的Cu空洞所致，虽然某些药水供应商声称已解决，但是层出不穷的市场事故表明，对这种变异目前并没有好的控制或预测方法。