IPC-2221A-2003中文版-印制板设计通用标准 - 第32页
力放 在 某 些 区 域 譬 如 连 接 器、插座及其它 界面 上 不 同 的 金属镀 层的 影响 。 如果 选 用 了 较差 的 材料 、 会导 致 机械或电气功能的 降低 。 4.4.1 化 学 镀铜 在制板 钻 孔 后 经 一系 列 化 学 药 品处理 、 就 可在印制板表面和 通孔上 沉 积 化学铜 。 这是 电 镀 过程的 第 一 步 、通 常 厚度 是 0.6 到 2.5 μ m [ 24 μ in 到 98.4 μ in …
表4-3 终涂层表⾯涂镀层厚度要求
代码 终涂层⼀级 ⼆级 三级
S 裸铜上的焊料涂层 覆盖可焊
5
覆盖可焊
5
覆盖可焊e
5
T 电镀铅锡(最薄)
(熔融的)
覆盖可焊
5
覆盖可焊
5
覆盖可焊e
5
TLU 非熔融的电镀铅锡
(最薄)
8.0μm[315μin] 8.0μm[315μin] 8.0 μm[315μin]
G 板边接插件和非焊接
区镀金层(最薄)
0.8μm[31.5μin] 0.8μm[31.5μin] 1.25μm[49.21μin]
GS 焊接区镀金(最厚) 0.45μm[17.72μin] 0.45μm[17.72μin] 0.45μm[17.72μin]
GWB-1 接线区镀金(超声)
(最薄)
0.05μm[1.97μin] 0.05μm[1.97μin] 0.05μm[1.97μin]
GWB-2 接线区镀金(热超声)
(最薄)
0.3μm[11.8μin] 0.3μm[11.8μin] 0.8μm[31.5μin]
N 板边连接器镀镍层
(最薄)
2.0μm[78.7μin] 2.5μm[98.4μin] 2.5μm[98.4μin]
NB 防止铜-锡扩散的镀镍
层(最薄)
1.3μm[51.2μin] 1.3μm[51.2μin] 1.3μm[51.2μin]
OSP 有机可焊性保护膜可焊 可焊 可焊
ENIG 化学镀镍 3μm[118μin](最薄)3μm[118μin](最薄)3μm[118μin](最薄)
浸金 0.05μm[1.97μin](最薄) 0.05μm[1.97μin](最薄) 0.05μm[1.97μin](最薄)
IS 浸银 可焊 可焊 可焊
IT 浸锡 可焊 可焊 可焊
C 裸铜 如表 10-1和/或表10-2所示
表⾯和孔
铜
2
(平均最薄)20μm[787μin] 20μm[787μin] 25μm[984μin]
最薄区域318μm[709μin] 18μm[709μin] 20μm[787μin]
盲孔
铜
2
(平均最薄)20μm[787μin] 20μm[787μin] 25μm[984μin]
最薄区域318μm[709μin] 18μm[709μin] 20μm[787μin]
低厚径⽐盲孔
4
铜
2
(平均最薄)12μm[472μin] 12μm[47μin] 12μm[472μin]
最薄区域
3
10μm[394μin] 10μm[394μin] 10μm[394μin]
埋孔芯板
铜
2
(平均最薄)13μm[512μin] 15μm[592μin] 15μm[592μin]
最薄区域
3
11μm[433μin] 13μm[512μin] 13μm[512μin]
埋孔(>2层)
铜
2
(平均最薄)20μm[787μin] 20μm[787μin] 25μm[984μin]
最薄区域
3
18μm[709μin] 18μm[709μin] 20μm[787μin]
1
镀镍用在锡铅层或焊接层下面、在高温工作环境中来防止形成铜-锡化合物。
2
用于表面和孔壁的镀铜厚度。
3
对于孔径<0.35mm[<0.0138in]、厚径比>3.5:1的三级板、孔最小镀铜厚度为25μm[984μin]。
4
低厚径比盲孔指的是使用深度受控机理生产的盲孔 (例如、激光钻孔、机械钻孔、等离子体成孔或光致成孔)。
本规范所规定的电镀后孔的性能特习惯内必须满足。
5
也参见4.4.7、焊料涂层。
2003年5月 IPC-2221A
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力放在某些区域譬如连接器、插座及其它界面
上不同的金属镀层的影响。如果选用了较差的
材料、会导致机械或电气功能的降低。
4.4.1 化学镀铜
在制板钻孔后经一系列化
学药品处理、就可在印制板表面和通孔上沉积
化学铜。这是电镀过程的第一步、通常厚度是
0.6到2.5μm[24μin到98.4μin]。化学铜也完全
能达到所需铜厚、常作为加成法镀层。
4.4.2 半导体涂层
半导体涂层用作直接金
属化电镀铜前的导电底层。该涂层沉积在孔
壁上。涂层需具有足够质量以便于后续的金属
沉积、并且应是非迁移性的。该工艺取决于制
造商、不在布设总图中规定。钯和锡是常用的
材料。在裸露的表面上尤其是钻孔的孔内、沉
积上一薄层。这为化学沉铜提供了一个自动催
化的表面。
4.4.3 电镀铜
电镀铜可以有 几种不同镀
液、包括氟硼酸铜、氰化铜、硫酸铜和焦磷酸
铜。硫酸铜和焦磷酸铜是最常用的电镀液、可
在表面和通孔上得到所需厚度铜层。这种电镀
通常用来生成最后所需厚度铜镀层。
4.4.4 镀⾦
在印制线路板上镀金有多种方
法。可以用电镀、化学镀或浸镀法。电沉积可
达到24k软金、23+k硬金(硬化采用痕量钴、镍
或铁与金共沉积)、或对某些应用可使用较低
开的合金镀层(14k-20k)。镀金有几个用途:
1. 板边连接器上作自润滑和抗变色触点(见表
4-3)。电镀硬金常用作这个目的;
2. 防止下面的镍和化学镍镀层的氧化、增强
可焊性并延长贮存期。电镀、浸镀和化学
镀金常用作这个目的(厚度见表4-3);
3. 提供导线粘合表面。这需要电镀24K软金、
厚度见表4-3;
4. 使用导电胶时在印制线路板上提供导电表
面。推荐最小厚度0.25μm[9.84μin];
5. 在印制板制作中作耐蚀刻层。推荐最小厚
度0.13μm[5.12μin]。
电镀金的类型和级别常常要求按ASTM-B-488标
准选择满足不同用途。当金终涂层用作电气或
导线粘合时、在外镀层金和基体金属之间应使
用一种低应力镍或化学镀镍。
化学镍金镀层应按照IPC-4552执行。
表4-4有助于区分各种不同合金的使用。
4.4.5 镀镍
在触点镀层中镀镍层有两种作
用: 1)作为镀金层的垫层、为镀金层提供超硬
度基底; 2)作为有效的阻挡层(当其厚度超过
2.5μm[98.4μin])以防止铜向金中的扩散。该
扩散过程会导致金的室温合金化、降低触点的
电性能和耐蚀性。
所有电沉积镍应为低应力镍、除了厚度应符合
表4-3规定外、并应符合QQ-N-290的2级标准。
使用镍做底镀层的原因如下:
防扩散阻挡层:
• 防止铜从基体金属(及锌从黄铜)扩散到贵金
属镀层上。
• 防止基体金属与金顶镀层(例如、银和铜)之
间界面扩散、在界面处可能会产生较弱的合
金或界面金属化合物。
整平层:
• 产生比基底金属更平滑的表面以保证金顶镀
层具有较低的孔隙率(例如、粗糙基材上的
整镍平层)。
孔隙腐蚀阻止剂:
• 在潮湿的空气中、如果环境中不含有大量的
酸性污染物(如SO
2
或HCl)的话、在金顶层下
面的镍底镀层会在基底空隙处形成惰性氧化
物。
表4-4 镀⾦层的⽤途
最低纯度 努⽒硬度触点引线结合 锡焊
99.0 130-200 S C* C**
99.0 90max NR S C**
S –适用 NR – N不推荐 C – 有条件使用。
*可以使用、但要依据连线类型而定。预先对连接线进
行测试。
**板或引线上镀金大于0.8μm[31μin]会使焊点变脆。
IPC-2221A 2003年5月
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金的氧化膜蔓延抑制剂:
• 非铜基体金属会抑制金表面的铜的氧化膜蔓
延—从空隙及裸铜边缘开始产生的氧化膜。
作为接触表面的承重底层:
• 硬镍底镀层可作为金顶镀层的承重基础、以
防止硬金开裂并减少在贵金属的接触表面滑
动时磨损。为了达到上述要求、镍底镀层必
须完好(即没有裂缝)且具有足够的厚度以
获得预期的特殊功能。通常、最低厚度宜为
1.2μm[47.2μin]、最好更厚些。为了达到整
平目的、会需要更厚的厚度。
4.4.6 镀锡/铅
需要时、在减成法生产工艺
中采用电镀锡/铅以提供铜表面的抗蚀刻层和
可焊涂层。在2盎斯铜上足够耐蚀刻的标准厚
度为8.08m、但仅作为制作时的工艺参数、不
作为设计技术要求。电镀铅/锡通常用几种方
法(热油浴、红外辐射、热蒸气或惰性液体浴)
之一进行热熔。热熔后会在印制板表面和通孔
上形成真合金层。除非选择了保持平面性的非
热熔法、否则都必须进行热熔处理。这也可以
提高长期可焊性。
锡/铅电镀不能用埋镀覆孔上、因为它处于印
制板内部并没有延伸至表面上。
锡/铅镀层应符合ASTM-B-579的组成要求。
4.4.6.1 镀锡
镀锡用作减成法生产工艺中提
供铜表面的抗蚀刻层。
4.4.7 焊料涂层
在一个专门 设计的机器
中、将印制板浸入熔融焊料中后并用高压热空
气、油或蒸气吹掉多余焊料、这样就在印制板
表面生成了焊料涂层。
焊料涂层不能用于埋孔或掩孔上、因为它们在
印制板内部并没有延伸到表面上。
除非布设总图上另有规定、否则焊料层焊料应
符合J-STD-006标准。特殊应用可指定焊料层
厚度。评价焊料层性能、不是用仪器测厚、而
是根据J-STD-003标准(
见表4-3)考查印制板通
过可焊性试验的能力。用户有权决定可焊性试
验前是否需要蒸汽老化。
4.4.8 ⽤于板边插头的其它⾦属涂层
除了前
面提到的涂层、还有几种涂层可供设计人员选
择:
• 铑:一种低阻触点涂层、可用于齐平电路、
开关或频繁接插部件。价格昂贵、一般不
用。
• 锡镍合金:一种耐磨涂层。
• 钯镍合金:一种低阻触点涂层。对齐平电路
特别有用。
• 化学镀镍和浸金:一种低阻触点涂层、适用
于低插拔次数的接插部件。
4.4.9 ⾦属箔/膜
4.4.9.1 铜箔
有两大类铜箔可用: 锻轧的
(或压延的)(W)和电解的(ED)。铜箔也有几种
型号。刚性板一般用电解铜箔。挠性板一般用
锻轧铜箔。不论用哪一种、都必须满足IPC-45
62的要求。
表4-5列出了起始铜导体的厚度、分别适用于
不同等级设备(处理后内层铜厚会降低)。铜箔
详细性能见IPC-4562的附录A。
4.4.9.2 铜膜
铜膜应符合表4-5要求。
有必要注意的是、IPC-4562中给出的电镀铜
箔的材料的最低特性、 对于许多印制板设计
和应用来讲、这是不够的。尤其是IPC-4562/1
(CV-E1), IPC-4562/2(CV-E2)和 IPC-4562/3
(CV-E3)。虽然、对照规范表要求、大部分出
售的铜箔产品、会远远高于最低性能值、但仍
然会有部分售出的铜箔产品几乎不能满足规范
要求。因此、对于关键产品、一定要谨慎、必
须获得材料的实际特性。
4.4.9.3 其它箔或膜
用到其它金属箔或膜
(镍、铝等)时、应在布设总图中标明它们的特
性。
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