激光焊锡：PCB焊盘涂层的种类及应用特性
我们都知道，所有暴露在空气中的金属都会被氧化。为了防止PCB铜焊盘被氧化，焊盘表面都要进行涂(镀)保护层处理。PCB焊盘表面处理的材料、工艺、质量直接影响焊接工艺和焊接质量。另外，不同的电子产品、不同工艺、不同焊接材料，对PCB焊盘表面处理的选择也是有区别的。下面就让我们来认识一下PCB焊盘涂层的4种常见方式对激光焊锡的影响。
1.ENIG Ni(P)/Au镀层
1)镀层特点ENIG Ni(P)/Au(化学镀镍、金)工艺是在PCB涂敷阻焊层(绿油)之后进行的。对ENIG Ni/Au工艺的蕞基本要求是可焊性和焊点的可靠性。化学镀Ni层厚度为3～5μm，化学镀薄Au层(又称浸Au、置换Au)，厚度为0.025～0.1μm。化学镀厚Au层(又称还原Au)，厚度为0.3～1μm，一般在0.5μm左右。
化学镀镍的含P量，对镀层可焊性和耐腐蚀性是至关重要的。一般以含P 7%～9%为宜(中磷)。含P量太低，镀层耐腐蚀性差，易氧化。而且在腐蚀环境中由于Ni/Au的腐蚀原电池作用，会对Ni/Au的Ni表面层产生腐蚀，生成Ni的黑膜(NixOy)，这对可焊性和焊点的可靠性都是极为不利的。P含量高，镀层抗腐蚀性提高，可焊性也可以改善
2)应用特性
●成本高;
●黑盘问题很难根除，虚焊缺陷率往往居高不下;
●ENIG Ni/Au表面的二级互连可靠性比OSP、Im-Ag、Im-Sn及HASL-Sn等涂敷层的可靠性都要差;
●由于ENIG Ni/Au用的是Ni和5%～12%的P一起镀上去的，因此，当PCBA工作频率超过5GHz，趋肤效应很明显时，信号传输中由于Ni-P复合镀层的导电性比铜差，所以信号的传输速度变慢;
●焊接中Au溶入钎料后与Sn形成的AuSn4金属间化合物碎片，导致高频阻抗不能“复零”;
●存在“金脆”是降低焊点可靠性的隐患。一般情况下，焊接时间很短，只在几秒内完成，所以Au不能在焊料中均匀地扩散，这样就会在局部形成高浓度层，这层的强度蕞低。
2.Im-Sn镀层
1)镀层特点Im-Sn是近年来无铅化过程中受重视的可焊性镀层。浸Sn化学反应(用硫酸亚锡或氯化亚锡)所获得的Sn层厚度在0.1～1.5μm之间(经多次焊接至少浸Sn厚度应为1.5μm)。该厚度与镀液中的亚锡离子浓度、温度及镀层疏孔度等有关。由于Sn具有较高的接触电阻，在接触探测测试方面，不像浸银的那样好。常规Im-Sn工艺，镀层呈灰色，由于表面呈蜂窝状排列，以致疏孔较多，容易渗透导致老化程度加快。
2)应用特性
●成本比ENIG Ni/Au及Im-Ag、OSP低;
●存在锡晶须问题，对精细间距与长使用寿命器件影响较大，但对PCB的影响不大;
●存在锡瘟现象，Sn相变点为13.2℃，低于这个温度时变成粉末状的灰色锡(α锡)，使强度丧失;
●Sn镀层在温度环境下会加速与铜层的扩散运动而导致SnCu金属间化合物(IMC)的生长，如表1所示;
●经过高温处理后，由于锡层厚度的消耗，将导致储存时间缩短，如表2所示;
●新板的润湿性好，但存储一段时间后，或多次再流后润湿性下降快，因此后端应用工艺性较差。
3.OSP涂层
1)涂层特点OSP是20世纪90年代出现的Cu表面有机助焊保护膜(简称OSP)。某些环氮化合物，如含有苯骈三氮唑(BTA)、咪唑、烷基咪唑、苯骈咪唑等的水溶液很容易和清洁的铜表面起反应，这些化合物中的氮杂环与Cu表面形成络合物，这层保护膜防止了Cu表面被氧化。
2)应用特性
●成本较低，工艺较简单;
●当焊接加热时，铜的络合物很快分解，只留下裸铜，因为OSP只是一个分子层，而且焊接时会被稀酸或助焊剂分解，所以不会有残留物污染问题;
●对有铅焊接或无铅焊接均能较好地兼容;
●OSP保护涂层与助焊剂RMA(中等活性)兼容，但与较低活性的松香基免清洗助焊剂不兼容;
●OSP的厚度(目前较多采用0.2～0.4μm)对所选用的助焊剂的匹配性要求较高，不同的厚度对助焊剂的匹配性要求也不同;
●储存环境条件要求高，车间寿命短，若生产管理不能配合，就不能选用。
4.Im-Ag镀层
1)镀层特点Ag在常温下具有蕞好的导热性、导电性和焊接性，有极强的反光能力，高频损耗小，表面传导能力高。然而，Ag对S的亲和力极高，大气中微量的S(H2S、SO2或其他硫化物)都会使其变色，生成Ag2S、Ag2O而丧失可焊性。Ag的另一个不足是Ag离子很容易在潮湿环境中沿着绝缘材料表面及体积方向迁移，使材料的绝缘性能劣化甚至短路。
Ag沉积在基材铜上厚0.075～0.225μm，表面平滑，可引线键合。
2)应用特性
●与Au或Pd相比其成本相对便宜;
●有良好的引线键合性，先天具有与Sn基钎料合金的优良可焊性;
●在Ag和Sn之间形成的金属间化合物(Ag3Sn)并没有明显的易碎性;
●在射频(RF)电路中由于趋肤效应，Ag的高电导率特性正好发挥出来;
●与空气中的S、Cl、O接触时，在表面分别生成AgS、AgCl、Ag2O，使其表面会失去光泽而发暗，影响外观和可焊性。
