如何选择PCB电路板电镀材料和厚度

电路板通过标准的PCB制造过程后，PCB中的裸铜即可进行表面处理。PCB电镀用于保护PCB中任何会通过阻焊层暴露的铜，无论是焊盘、过孔还是其他导电元件。设计人员通常会默认使用锡铅（SnPb）电镀，但其他电镀选项可能更适合您的电路板应用。

在本文中，我将介绍不同的PCB电镀材料选项及其在PCB中的优势。有多种选项可供选择，并且根据您的可靠性或应用需求，您可能需要检查制造商是否可以在您的设计中应用您需要的电镀。我们将研究这些选项，并简要讨论电镀如何影响损耗。

PCB电镀类型

PCB电镀材料有多种。我在以下各节中汇总了设计人员应该知道和理解的流行材料。我从未见过不提供所有这些选项的制造商。如果您的目标制造商未明确声明他们提供以下列表中的选项之一，您可以随时向他们发送电子邮件以获取他们的能力列表，包括他们的PCB电镀材料选项。

锡铅（SnPb）和浸镀锡

这种PCB表面处理可能是最便宜的选择，但由于在电镀处理中使用铅，它不符合RoHS。浸镀锡是一种无铅替代品，可用于入门级电路板。

热风焊料整平（HASL）和无铅HASL

HASL曾是一种非常受欢迎的表面处理选择，但它不如其他电镀材料可靠。它价格低廉，而且有无铅选项，因此可以作为入门级的电镀选项。

化学镀镍浸金（ENIG）

考虑到SnPb和浸镀锡的缺点，ENIG现在可以说是业内最受欢迎的表面处理方法。在这种电镀材料中，镍充当铜和将要焊接元件的薄金表面层之间的阻挡层。

有机可焊性防腐剂（OSP）

这种有机水基表面处理有选择地与铜结合，以提供高度平坦的表面处理。作为一种有机材料，它对处理和污染物很敏感，尽管应用过程比其他PCB电镀材料更简单。它在高频下也具有非常低的损耗。

浸镀银

这是我用于高频应用的首选PCB电镀材料。它与裸铜形成光滑的接口，因此不会像其他PCB表面处理那样增加导体损耗。主要缺点是在裸板上失去光泽，因此应在制造后尽快焊接和封装。

化学镀镍化学镀钯浸金（ENEPIG）

这种电镀材料具有铜-镍-钯-金层结构，可直接通过导线键合到电镀层上。最后一层黄金非常薄，就像ENIG一样。金层很软，就像ENIG一样，因此过度的机械损坏或深层划痕可能会暴露钯层。

硬金

这种电镀材料本质上是ENIG，但具有非常厚的金外层，因此它是最昂贵的PCB电镀材料之一。金层造成了一个可能会损坏的坚硬表面，但它的厚度使得镍层难以完全暴露。

在上述所有选项中，ENIG可以说是成本耐用性和应用范围的最佳平衡。对于并不总是以快速边缘速率运行的大多数低频vwin 系统或数字系统（例如，SPI或I2C），ENIG通常是首选电镀，包括需要达到IPC 3类合规性的高可靠性系统。它也适用于密集BGA或QFN封装上的焊盘。一旦我们看了上面所示的替代电镀材料，就会发现其他一些更理想的应用：浸镀银或OSP最适合RF系统，而浸镀锡可能适合只需要无铅合规的一次性（1类）产品。在非常高速的数字和RF等更专业的应用中，厚度非常重要，我将在下面详细说明。

如何指定PCB电镀材料和厚度

典型的PCB电镀厚度值约为100微英寸。对于浸镀银和OSP，典型厚度可低至约10微英寸。指定PCB电镀的类型和厚度很容易：将其包含在制造注释中（参见下方示例）。如果您正在生产原型并且制造商有标准报价单，您将有机会在他们的表格中指定电镀类型。在这些表格中，他们可能不会要求您提供厚度，因此如果您需要特定的厚度，请务必指定。指定所需的电镀值后，您的制造商就需要确保电镀能够可靠地沉积到所需的厚度。

指定PCB电镀的制造注释示例。这里没有具体说明镀层的厚度，而是与成品铜重量混为一谈。阅读本篇博客，找到链接以下载完整的制造注释。

为什么电镀材料的厚度很重要？这有两个原因。首先，IPC-2221A标准规定了每个IPC产品类别的最小电镀厚度（请参阅表4.3）。如果您希望产品符合任何标准IPC产品类别，那么您需要确保电镀厚度符合其规格。正常来说，如果您像通常在制造注释中所做的那样指定产品类别，则将隐含最小电镀厚度。只要确保您不自相矛盾即可，否则制造商会通过电子邮件向您询问电镀注释。

担心PCB镀层厚度的另一个原因是其对损耗的影响。在低频下，您可能不会注意到对频率的任何影响，因此低速数字信号和sub-GHz无线电无需过多担心PCB电镀厚度。我已完成在5.8GHz WiFi下运行、带有ENIG（并非高频的最佳选择）的定制印刷发射器，它淹没了我们测试设置中的接收器，因此如果您的电路设计正确，您甚至可以在这些频率下避开大多数电镀。

损耗问题出现在毫米波频率上，例如短程雷达（24 GHz）及更高频率。在这些频率下，铜的粗糙度成为造成损耗的一个非常明显的因素，尤其是在像 Rogers这样的低损耗RF基板上。电镀厚度将决定信号传播时所经历的粗糙度，这将在集肤效应电阻中体现出来。如需参阅示例结果，请在本文中查看John Coonrod的结果，特别是显示插入损耗的一组图表。可以看出，大量的粗镀会增加损耗。为方便起见，我在下方复制了一张微带图。

两种厚度的裸铜和镀ENIG铜的单位长度插入损耗，镀层较厚的ENIG会产生更多的损耗

确定设计中所需的PCB电镀并准备好指定制造要求后，您可以使用Altium Designer中易于使用的制造工具创建文档。您的设计准备好进行全面的设计审查和制造后，您的团队就可以通过Altium 365平台实时共享和协作了。设计团队可以使用Altium 365，通过安全的云平台共享制造数据和制造要求。

　　审核编辑：汤梓红