大家覺(jué)得PCB表面處理工藝的區(qū)別只是顏色嗎？

作者：一博科技高速先生 黃剛

還是先快速的給大家普及下關(guān)于PCB表面處理的一些概念吧。PCB表面處理是指在PCB元器件和電氣連接點(diǎn)上形成一層與基體的機(jī)械、物理和化學(xué)性能不同的表層的工藝方法，表面處理的目的是保證PCB良好的可焊性和電氣性能。通俗來(lái)說(shuō)就是，我們知道PCB本身的導(dǎo)體是銅，但是銅這個(gè)金屬如果長(zhǎng)期暴露在空氣中的話(huà)，是非常容易氧化的，會(huì)影響可焊接性和信號(hào)本身的電性能。

在我們PCB行業(yè)中最常用到的有以下幾種表面處理方式，高速先生都給大家簡(jiǎn)單的介紹下：

（1）沉金：沉金是在裸銅上包裹一層電氣性能良好的鎳金合金，注意，沉金并不是直接上銅上覆蓋金，而是需要覆蓋鎳和金的合金。因?yàn)殒嚥攀强梢云鸬礁玫姆姥趸男ЧＫ膬?yōu)點(diǎn)也非常鮮明，包括了不易氧化，可長(zhǎng)時(shí)間存放，表面平整和可以過(guò)多次回流焊等。

（2）沉銀：沉銀這個(gè)工藝就真的和大家想象的一樣，直接在裸銅上覆蓋銀層，缺點(diǎn)也很明顯，由于沒(méi)有和鎳的防氧化效果，因此在空氣中容易氧化，而且硬度也稍有不足；

（3）沉錫：沉錫是為有利于SMT與芯片封裝而設(shè)計(jì)的在裸銅上以化學(xué)方式沉積錫金屬鍍層的一種綠色環(huán)保新工藝

（4）OSP：OSP的中文翻譯是有機(jī)保焊膜，機(jī)理是在裸銅表面上，以化學(xué)的方法長(zhǎng)出一層有機(jī)皮膜，這層膜具有防氧化，耐熱沖擊，耐濕性，在后續(xù)的焊接中，此種保護(hù)膜被助焊劑迅速清除，露出的干凈銅表面得以在極短的時(shí)間內(nèi)與熔融焊錫立即結(jié)合，成為牢固的焊點(diǎn)。

當(dāng)然上面是比較常用的幾組表面處理方式，其他還包括了電鍍硬金（用于金手指和bonding finger位置）等其他處理方法。

給一張圖片來(lái)大致看看不同表面處理方法的區(qū)別哈： 

上面主要是介紹了PCB表面處理的一些概念，那么到底這幾種常用的表面處理對(duì)電性能有什么影響呢？其實(shí)高速先生也很關(guān)心，尤其近期我們一直在做一些非常高速的通用測(cè)試夾具，例如56到112G的光模塊夾具，PCIE5.0夾具等，對(duì)夾具上走線(xiàn)的損耗要求非常的高，我們除了已經(jīng)使用很好的板材和銅箔外，也很關(guān)心表面處理對(duì)走表層的信號(hào)損耗的影響。

剛好有一個(gè)項(xiàng)目正在進(jìn)行，高速先生就分享一些仿真的數(shù)據(jù)，從仿真結(jié)果對(duì)比上說(shuō)明不同表面處理的損耗情況。我們的項(xiàng)目是一個(gè)表層包地的走線(xiàn)結(jié)構(gòu)，用于112G的夾具設(shè)計(jì)上。我們抽取了其中1inch的走線(xiàn)來(lái)進(jìn)行建模對(duì)比，本次要仿真對(duì)比的是理想裸銅，綠油，沉金和沉銀這四種模型，當(dāng)然理想裸銅在實(shí)際加工中是不會(huì)存在的哈，即使你讓板廠(chǎng)做裸銅，裸銅默認(rèn)也會(huì)給你做沉金處理，原因還是之前的，裸銅在空氣中會(huì)氧化，板廠(chǎng)不會(huì)給你做哈。

于是除了理想裸銅這種模型外，我們用于對(duì)比的就是下面的三種了，綠油，沉金和沉銀。

 
再放大一點(diǎn)，看大家能不能看到裸銅模型上覆蓋東西的區(qū)別哈。

由于鎳金和沉銀都是以u(píng)m單位的厚度算，因此在模型上看不清楚的確不怪大家哈，高速先生已經(jīng)盡力去展示建模的區(qū)別了。

當(dāng)然比起模型，大家更關(guān)心的是模型跑出來(lái)后損耗的對(duì)比了是吧！事不宜遲，高速先生立馬把第一手仿真結(jié)果share給大家，如下所示：

由于本項(xiàng)目是進(jìn)行112G的夾具設(shè)計(jì)，因此損耗我們關(guān)注的點(diǎn)是28GHz的基頻?？梢钥吹剑瑩p耗從小到大分別是沉銀，理想銅，綠油和沉金。而且稍微令高速先生失望的是綠油和沉金這兩種更常規(guī)的表面處理工藝都差得有點(diǎn)多，反而沉銀是最理想的，但是高速先生也知道沉銀雖然損耗是很好，但是在實(shí)際加工時(shí)也很容易氧化，然后我們想看到的銀和加工出來(lái)的銀就是下圖的對(duì)比了，另外估計(jì)氧化后銀的損耗也會(huì)變大，這個(gè)高速先生有空會(huì)繼續(xù)研究。

好了，抽空進(jìn)行完這個(gè)仿真對(duì)比和寫(xiě)完這篇文章后，高速先生立馬回歸到這個(gè)項(xiàng)目中去了，得好好想想該使用哪種表面處理方法能滿(mǎn)足112G的夾具指標(biāo)了。

問(wèn)題來(lái)了:
大家都使用過(guò)哪種PCB表面處理工藝，都是根據(jù)什么去選擇的呢？