详解PCB喷锡/热风整平工艺

1. 什么是喷锡/热风整平

喷锡/热风整平(HASL)是一种PCB表面处理工艺。通过在PCB的铜表面上制备锡铅层，可以起到保护焊盘免受氧化和保持焊锡性的作用。HASL所用到的液体焊料通常由含63%锡和37%铅组成，在SMT焊接过程中，HASL层与锡膏焊料一起溶解。HASL板在无铅工艺诞生之前在电子制造业占据主导地位。目前虽然使用量下降，但仍在医疗，军工，航空航天等领域有着广泛应用。

图1. HASL表面处理层。

2. HASL工艺步骤

在进行HASL表面处理前需要对PCB进行清洗，通过微蚀刻方式将铜面清洗。清洗完毕后对PCB板进行预热和涂覆助焊剂处理。助焊剂能够减小PCB与焊料间的表面张力，从而使焊料更好的覆盖在PCB上。在涂覆助焊剂后需要将PCB浸入熔融锡/铅溶液中，裸露的铜焊盘区域会被锡/铅溶液覆盖并形成锡铅层。在形成锡铅层后可以采取热风整平机的高压热风刀去除PCB表面和孔内多余的焊料，确保焊料沉积的均匀性，从而在焊盘上留下一层均匀而薄的保护层。

HASL工艺参数包括焊料温度，浸锡时间，热风刀压力，热风刀角度，热风刀间距和PCB上升速度。

l 焊料温度: 焊料Sn63Pb37的熔点为183℃，为了保证良好的金属间化合物形成，焊料的温度一般控制在230-250℃左右。

l 浸锡时间一般控制在2-4s，过长时间容易导致金属间化合物过度生长。

l 热风刀的压力和流速越大，焊料涂层的厚度就越小。通常热风刀的压力控制在0.3-0.5MPa。

l 热风刀角度不当会导致PCB两侧的涂层厚度不一致。多数热风刀会向下调整4°。

l 热风刀间距一般为0.95-1.25cm。

l PCB上升速度需要根据实际情况控制。上升速度慢会增加热风处理时间，使得焊料层减薄。反之则会增大焊料层厚度。

3. 不同PCB表面处理比较

通常来说HASL板得焊点和OSP焊点可靠性相差不大，这两种表面处理工艺在焊接是形成的金属间化合物均为Cu6Sn5和Cu3Sn。此外，HASl层的厚度往往比有机保焊膜(OSP)，化镍沉金(ENIG)，化学沉锡(ImSn)和化学沉银(ImAg)的厚度要大得多，但是HASL工艺比其它表面处理的成本更低。

表1. 不同表面处理的厚度。

4. HASL的优势和劣势

HASL板明显的优势就是涂层成分始终一致，使用寿命长，且有着很宽的PCBA烘烤和清洗窗口。但是HASL工艺制备的锡层平整度较差，对锡膏印刷和回流效果影响大，而微间距焊接需要相当高得锡膏印刷和回流质量，因此微间距产品得安装往往不使用HASL板。

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