隨著Mini LED技術邁入高速發展期，芯片微縮化趨勢愈發明顯，LED芯片焊盤尺寸也相應縮小，這對Mini LED封裝端提出了挑戰，各大封裝廠不斷提升工藝與設備精度，技術路線也是百花齊放。

Mini LED應用的技術路線繁多，但眾多廠商都有一個共同的目標：降本增效。在Mini LED制程中，鎳金焊盤基板使用廣泛但成本居高不下，因此傳統SMT PCB焊盤鍍層設計的理念得以進入Mini LED玩家的視野范圍內。

在此背景下，噴錫、Cu OSP、化錫等焊盤應用工藝蜂擁而至，本文將介紹不同焊盤鍍層及其特點。

什么是PCB表面處理

Mini LED PCB工藝難度在于阻焊環節與表面處理環節，其中，PCB表面處理最基本的目的是保證良好的可焊性或電性能。

那么，什么是PCB表面處理？

由于銅在空氣中非常容易被氧化，氧化后對焊接效果會產生負面影響，因此會在焊盤表面涂（鍍）覆有機層或者金屬層來提升焊錫的潤濕結合能力。如下圖所示：

不同焊盤鍍層種類介紹

PCB技術工藝發展延續至今，已經產生許多PCB表面處理工藝，常見的是熱風整平、有機涂覆OSP、化學鍍鎳/浸金和浸錫等工藝。

■  無鉛噴錫（熱風整平HASL）

熱風整平又名熱風焊料整平HASL (Hot Air Solder Leveled)，它是在PCB表面涂覆熔融錫鉛焊料并用加熱壓縮空氣整（吹）平的工藝，使其形成一層既抗銅氧化，又可提供良好的可焊性的涂覆層。

可焊性好，熱風整平時焊料和銅在結合處形成銅錫金屬間化合物。

■ Cu OSP（Organic Solderability Preservative）

有機涂覆工藝OSP不同于其他表面處理工藝，它是在銅和空氣間充當阻隔層，防止銅焊盤表面氧化；有機涂覆工藝簡單、成本低廉，這使得它能夠在業界廣泛使用。

■  化學鎳金（ENIG）

化學鍍Ni和浸鍍金（ENIG）具有良好的可焊性。Ni作為隔離層和可焊的鍍層，要求厚度≥3um；Au是Ni的保護層 ，如果太多的Au溶解到焊點里（無論是Sn-Pb還是Sn-Ag-Cu）都將引起“金脆”。

所以一定要限定Au層的厚度，用于焊接的Au層厚度≤1μm (ENIG ：0.05～0.3μm)。

■  浸錫（Immersion Tin）

PCB經浸錫工藝后易出現錫須，在焊接過程中錫須和錫遷移會帶來可靠性問題。后在浸錫溶液中加入了有機添加劑，使錫層結構呈顆粒狀結構，克服了之前的問題，而且還具有好的熱穩定性和可焊性。

缺點：浸錫的最大弱點是壽命短，尤其是存放于高溫高濕的環境下時，Cu/Sn金屬間化合物會不斷增長，直到失去可焊性。因此，浸錫板不可以存儲太久。

如何選擇表面處理工藝？

■  焊盤平整度

由于HASL熱風整平工藝的局限，對焊盤平整度要求較高的應用不建議選擇該處理工藝。

■  焊盤表面可焊性&潤濕性排序如下：

化學鎳金>噴錫（HASL）& 浸錫 > Cu OSP  在應對Mini LED直顯應用的要求下，建議選擇可焊性和潤濕性較好的鎳金焊盤。

許多客戶選擇化學鎳金表面處理工藝后在焊接過程中發現“黑墊”的現象。如下圖所示：

原因分析如下：

（a）焊盤金鍍層和鎳鍍層結構不夠致密，表面存在裂縫，空氣中的水份容易進入，以及浸金工藝中的酸液容易殘留在鎳鍍層中。在鍍金時，其表面晶粒就會呈現粗糙、稀松、多孔的形貌形成眾多空隙，而鍍液就會透過這些空隙繼續和Au層下的Ni原子反應，使Ni原子繼續發生氧化，而未溶走的Ni離子就被困在Au層下面，形成了氧化鎳（NixOy）。當鎳層被過度氧化侵蝕時，就形成了所謂的黑焊盤。

（b）鎳鍍層磷含量偏高或偏低，導致鍍層耐酸腐蝕性能差，易發生腐蝕變色，出現“黑盤”現象，使可焊性變差。（PH為3～4較好）

（c）鍍金層過薄，焊接時，作為可焊性保護性涂覆層的薄薄的Au層很快擴散到焊料中，露出已過度氧化、低可焊性的Ni層表面，勢必使得Ni與焊料之間難以形成均勻、連續的金屬間化合物（IMC），影響焊點界面結合強度，并可能引發沿焊點/鍍層結合面開裂，嚴重的可導致表面潤濕不良使元件從PCB上脫落或鎳面發黑，俗稱“黑鎳”。

成本&保質期

總結：隨著Mini LED產品的應用要求越來越高，環保要求越來越嚴格，焊盤表面處理工藝種類繁多，百花齊放。而無論是哪種表面處理工藝，首要的都是了解表面工藝特點，選擇適合產品應用場景。