常见的PCB表面处理复合工艺分享

PCB表面处理复合工艺-沉金+OSP是一种常用于高端电子产品制造领域的工艺组合。这种复合工艺结合了沉金板和OSP（Organic Solderability Preservatives）工艺，以获得更佳的综合效果。

沉金板焊点的金属间化合物（IMC）生长于镍层上，而镍锡间晶粒的机械强度稍弱于铜锡间晶粒的机械强度。沉金制程中，磷含量工艺的黑盘与高磷含量的金面不溶解的问题可能会出现，这是一个难以解决的问题。然而，沉金工艺仍然具有许多优点，例如平整的焊盘表面、金的抗氧化和低电阻率特性，以及较宽的制程窗口。

复合工艺的应用
为了兼顾机械强度和其他优点，智能手机制造业普遍采用复合型工艺，即沉金板+BGA区域焊盘采用OSP工艺。这种工艺使得BGA焊点直接生长于铜箔上，以确保其机械强度。复合型工艺制造流程相对复杂，起初应用于高端智能手机，逐渐被业界认可并流行于高端电子产品制造领域。

图1. PCB表面处理复合工艺：苹果手机主板；其中BGA焊盘为OSP工艺，其他区域焊盘表面处理ENIG

沉金工艺中的贾凡尼效应和金面不溶解问题
在使用沉金工艺后，金层表面的孔隙可能会暴露镍层，这可能导致在腐蚀环境中发生贾凡尼效应（Galvanic Effect），从而使镍溶解（金为阴极，镍为阳极）。镍的溶解会导致溶液中的铜离子同时还原并沉积在金表面上，导致金面皮膜的颜色变深，甚至出现金属铜。一旦沉金后的表面存在铜，氧化后的铜会导致焊盘拒焊，从而出现金面不溶解的问题。这是需要注意的细节。

总之，化学镍金板焊盘表面平整，适合密间距制程需求，可以烘烤和清洗，并具有较宽的制程窗口。金面可以用作接触面或Wire bond基面，金的不易氧化变质的特性使沉金板具有良好的焊锡性能。

沉金工艺的常见不良情况
然而，化学镍金板也存在一些常见的不良情况，包括沉金工艺控制异常导致的黑盘（焊接后掉件、焊点强度不足）、沉金工艺导致的金层夹杂有机物（拒焊、缩锡不良）、高磷含量工艺控制异常导致金层过薄（拒焊、缩焊，焊盘未呈金色）、PCB制程异常导致电镀液残留（拒焊、缩锡、异物污染）、沉金工艺控制不良导致镍层氧化和污染（金层剥离、拒焊、缩锡）、沉金工艺控制异常导致镍层开裂和与铜层分离（焊点可靠性异常）。这些问题需要在制程中进行关注和控制。

审核编辑 黄宇