PCB表面处理及阻焊防腐能力研究

辜义成 任尧儒

（东莞生益电子有限公司，广东东莞，523039）

摘要：本文主要通过分析腐蚀状况，设计几种测试图形，对不同表面处理进行试验制作，并设计沉银、沉金、化学镍钯金、喷锡等不同表面处理试验板分别做盐雾腐蚀测试和硫化腐蚀测试，研究评估各种不同表面处理耐腐蚀的能力及优劣；同时通过对比，研究提升表面处理耐腐蚀能力，为客户选择表面处理做参考。

关键词：腐蚀；沉银；沉金；化学镍钯金；喷锡

Research about corrosion capability on the PCB surface treatment and S/M

Gu Yicheng，Ren Yaoru

（Dongguan Shengyi Electronics Ltd，Dongduan，Guangdong，China，523039）

Abstract： This article is mainly researched about corrosion on the PCB surface treatment and S/M；by analysing the phenomenon of the corrosion on the PCB，and we designed those with the different function test figures and the PCB boards with the different surface treatment（Im-Ag、ENIG、ENEPIG、HASL etc.）；then do the accelerated salt spray test and do the clay test，reasearching or evaluating the prevent the corrosion capability for the different surface treatment；at the same time，by contrast the test result，researching and improving the capability to different surface treatment；and making a reference for customer designing and selecting surface treatment.

Key words： Corrosion，Im-Ag；ENIG，ENEPIG，HASL

1 引言

PCB表面处理最基本的目的是保证良好的可焊性或电性能。由于自然界的铜在空气中倾向于以氧化物的形式存在，不大可能长期保持为原铜，因此需要对铜进行其他处理，即PCB的各种表面处理；

电子电器在较差的恶劣环境使用后，此类设备，相应地表现出耐腐蚀的能力问题日益突出；在PCB表面，部份产品在恶劣环境的影响下，在功能焊盘或线路面，可能会出现表面腐蚀问题，从而造成电器设备达不到设计使用寿命，产生故障或导致设备提前报废；因此，PCB表面耐腐蚀能力，是关系到最终电子产品的使用寿命的主要因素之一；因此开展PCB表面处理及S/M防腐能力提升研究是必要的；达到提升PCB表面处理及S/M防腐能力，提高产品的竞争能力，提升行业技术发展。

（1）例1：电子设备在恶劣环境使用后，在PCB表面易产生腐蚀物质，如图1～2：

说明：上图为最终电子设备在较恶劣环境下使用后，PCB表面被腐蚀情况的表观图和切片图；在焊盘周边出现了长出的腐蚀物质，如此，则严重降低了设备的使用寿命，甚至造成设备报废。

（2）例2：绿油破损露铜，曝露在恶劣环境使用后，表观露铜处极易长出腐蚀产物，如图3～4

说明：上图为最终电子设备在较恶劣环境下使用后，PCB表面被腐蚀情况的表观图；在绿油破损露铜处，长出了较严重的腐蚀物质。

（3）例3：电子设备在恶劣环境使用后，过孔连接焊盘长出了腐蚀物质，如图5～6。

说明：上图为最终电子设备在较恶劣环境下使用后，PCB表面被腐蚀情况的表观图和切片图；在焊环处，长出了较严重的腐蚀物质。

2 试验图形设计

针对PCB表面处理方式防腐能力，从前期调研的腐蚀分析，其腐蚀主要发生类别为：

A、非贴装导电过孔焊盘腐蚀；B、阻焊露铜处表面腐蚀；C、贴装过孔连接点焊盘腐蚀；D、其它，表面处理后线路面或焊盘铜面腐蚀等。

根据调研分析中，腐蚀主要发生在上述类别中，故针对此，主要设计以下图形进行研究：（1）非贴装导电孔、贴装导电过孔及阻焊塞孔设计

（2）结路图形设计：设计标准的SIR梳形图

（3）铜面设计

3 腐蚀测试方法

3.1 盐雾腐蚀测试方法及要求

注：标准简介

性能评级标准：GB/T 6461—2002《金属基体上金属和其他覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级》

（3）试方法

3.2 硫化腐蚀测试方法

目前，业界在PCB表面镀层及阻焊硫化腐蚀测试方面没有具体统一标准；一般均采用，在一定的空间，保持一定的环境下，化学方法模拟释放出H2S气体的方法；现采用以下硫化腐蚀测试方法：

Ⅰ.取一洁净干燥的玻璃干燥皿，放置在抽风口处；

Ⅱ.将待测试板放入干燥皿中，均匀放置，板与板不能接触；

Ⅲ.在干燥皿中放入一杯温度为50℃～80℃的热水（模拟设计干燥皿中一定的湿度）；

Ⅳ.取一烧杯，放入100g硫铁矿粉末，将烧杯预先放进干燥皿中（后续待加HCL）；

Ⅴ.在干燥皿磨口处涂上凡士林，便于后续保持密封效果；

Ⅵ.准备2mol的浓度为10%的盐酸；

Ⅶ.将2mol的浓度为10%的盐酸，迅速加入盛有硫铁矿的烧杯中后，快速将玻璃干燥皿盖子盖上，防止产生的H2S气体扩散至室内；

Ⅷ.每周观察一次表面状况，3周后取出测试样片。

4 测试结果

4.1 盐雾腐蚀测试结果

4.1.1 不同表面处理耐盐雾腐蚀表观状况

盐雾腐蚀性能评级小结

（1）银厚0.15μm腐蚀面积超过50%，RP评级为0

（2）银厚0.30μm腐蚀面积介于5%～20%，RP评级为1～3

（3）HASL、ENIG、ENEPIG表面处理金属表面无腐蚀，RP评级为10.

（4）DSR330-S50-99G常规阻焊，阻焊覆盖金属无腐蚀，RP评级为10

4.1.2 测试结果

① 不同表面处理，耐盐雾腐蚀抵抗能力顺序为：

② 表面处理Im-Ag、ENIG、ENEPIG不能通过96h盐雾腐蚀测试，表面处理HASL能够通过96h盐雾测试；

③ 焊TAMURA DSR-330 S50-99G（绿）能够通过96h盐雾测试；

④ 正常ENIG、ENEPIG与增加封孔剂处理的ENIG、ENEPIG对比，在耐盐雾腐蚀方面差别不大，均不能通过96h盐雾测试。

4.2 硫化腐蚀测试结果

4.2.1 不同表面处理Undercut位腐蚀状况

① ImmAg表面处理板受贾凡尼效应影响，阻焊UnderCut位存在腐蚀；银厚越厚，腐蚀越大；

② 对于HASL镀层可完全覆盖至铜面；且没有腐蚀物产生；

③ ENIG/ENEPIG由于其反应为氧化-还原沉积，镍金/镍钯金层可完全覆盖UnderCut；

④ 对于OSP，由于属有机膜，UnderCut并不能保护非常完全，也发生了腐蚀；

⑤ 对于ENIG/ENEPIG镀层，经回流老化后，由于孔盘应力作用，在SMD过孔转角位及孔盘表面，易出现一些微裂纹，硫化测试时，微裂纹处会生产处一些腐蚀产物（如下面表面图）。

4.2.2 硫化测试表面腐蚀状况

5 结束语

总之，测试PCB的各种表面处理中，Im-Ag、ENIG、ENEPIG不能通过96h盐雾腐蚀测试；而HASL能够通过96h盐雾测试；各种表面处理经过硫化测试，试验得出镀层本身抗腐蚀性能优劣顺序为：HASL>ENEPIG>ENIG>ImmAg（postdip）>ImmAg≈OSP

作者简介

辜义成，男，1976年9月生，南昌大学化工专业本科毕业，工学学士，技术职称：工程师，2005年加入东莞生益电子有限公司，目前在研发中心工作，负责印制电路板先进技术研发。E-mail：yicheng.gu@sye.meadvillegroup.com