pcb表面处理技术

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1、PCB表面处理技术CPCA梁志立2010.08目次SMT装配对PCB表面涂覆的要求PCB无铅化PCB表面处理方式3.1、无铅热风整平3.2、OSP3.3、化学锡3.4、化学银3.5、电镀镍金3.6、化镍金3.7、小结六种表面涂覆层主要特征比较11.0、SMT装配对PCB表面涂覆的基本要求符合法律法规要求。(ROHS,中国ROHS)可焊性:耐热,焊接温度,润湿,保存期。保护性:防氧化能力。可靠性:焊点的内应力,缺陷,寿命。成本:材料,设备,人力,废水处理,成品率。适用范围:同阻焊剂兼容,适合PCB品种(例如刚一挠板),无Pb。环保:易处理

2、,无烟雾,污染性。22.0、PCB无铅化(1)、ROHS禁令:禁6种物质:Pb,Hg,Cr6+(六价铬),PBB(多溴联苯),PBDE(多溴联苯乙醚)。其中一种就是铅。(2)、铅的毒性:智力下降,失眠,恶梦,无力,腹胀痛,头痛,食欲不振。典型有害影响:贫血,中枢神经系统紊乱。(3)、何为无铅?·物质含量中的Pb≤1000ppm,即0.1%,为无铅。·只要不是故意在焊料中加铅就应是无铅。(4)、PCB厂向客户证明生产的PCB为无铅,应包含的内容。·所用的板材符合ROHS。3·阻焊油墨符合ROHS。·表面涂覆无铅。替代:沉Ni/Au,沉Ag

3、,沉Sn,OSP,无铅热风整平(喷锡)。·生产的PCB经检测符合ROHS。(5)、旧有的表面处理方式。·热风整平铅锡:Pb:Sn=37:63,其熔点最低183℃;常用焊料Pb:Sn=40:60,熔融温度190℃。·热熔铅锡:线路和焊盘及孔内镀铅锡(Pb:Sn=40:60),然后在甘油浴中热熔,线路侧面也得到保护,不露铜,不少军品至今仍使用。·图形镀Ni/Au。板子在图形线路上镀Ni/Au,镍金作抗蚀层。蚀刻图形后,线路、孔、焊盘覆盖Ni/Au。但图形线路和板边上镀金浪费,在金面上印阻焊剂附着力难以保证。目前使用的产品已不多。(6)、无铅

4、焊料的配方。4·美国熔焊:95.9Sn-3.9Ag-0.6Cu波焊:99.3Sn-0.7Cu·欧盟:95.5Sn-3.8Ag-0.7Cu·日本:96.5Sn-3.0Ag-0.5Cu,即305配方(3.0%银,0.5%铜,其余为锡,称之为305)。·上述配方,共熔点是217℃。比传统的铅锡合金183℃熔点提高了34℃。·无铅喷锡工艺,温度为265-270℃。有时候,板子喷得不平整,不合格,返工1-2次,引起板子分层起泡,或阻焊剂起泡,板子报废。·据说,目前用得最广泛的是305焊料配方。SMT装配时用305,PCB厂喷锡往往不使用305焊料

5、。“这是一筐烂苹果中找到的一个好苹果”学者这样评说。·在PCB厂作无铅喷锡,基于305焊料在使用过程中,Cu含量不断升高污染锡缸,引起SMT装配时,锡面流动性差,散锡性不理想。在PCB厂作无铅喷锡,较多的使用是这样的焊料:SCN,或SN100C,其焊料成份是:Sn-0.7Cu-0.05Ni(或锗Ge替代Ni,0.05%Ge)。(Ni含量为0.02-0.05%)。·在Sn-0.7Cu-0.05Ni的焊料配方中,镍的存在减缓了铜在界面金属化合物(IMC)的扩散速度。锗Ge的存在,目的是形成一层保护性的氧化膜。·当熔融焊料中Cu含量≥3%,涂

6、覆的焊料层会发生粗糙,脆裂等问题。53.0PCB表面处理方式3.1无铅喷锡流程:微蚀-水洗-涂耐高温助焊剂-喷锡-水洗。(有的厂在微蚀前先预热板子)。过程:PCB喷锡时,浸在熔融的无铅焊料中(约270℃),快速提起PCB,热风刀(温度265-270℃)从板子的前后吹平液态焊料,使铜面上的弯月形焊料变平,并防止焊料桥搭。设备:水平式,垂直式无铅热平整平机。(水平式得到的镀层均匀些,自动化生产)。物料:无铅焊料,如SnCuNi,SnCuCo,SnCuGe或305焊料。耐高温助焊剂。要求:焊盘表面2-5微米,孔内应小于25微米(也有放宽到38

7、微米)。特点:涂覆层不够平坦,主要适用于宽线,大焊盘板子,HDI板通常不采用。对覆铜板耐热性要求高。喷锡制程比较脏,有异味,高温下操作,危险。其使用受到一定的限制。63.2OSP(有机可焊性保护剂)又称为preflux(耐热预焊剂),是早期松香型助焊剂的延续和发展。流程:除油-微蚀-酸洗-纯水洗-OSP-清洗-吹干。五代产品:⑴咪唑(或苯并三氮唑)类;⑵烷基咪唑类;⑶苯并咪唑类;⑷烷基苯并咪唑类。⑸烷基苯基咪唑类。第4代:目前使用最多的是烷基苯并咪唑,热分解温度250-270℃,适用于无铅焊接温度(250-270℃)下多次回流焊接温度。

8、第5代:烷基-苯基-咪唑类HT-OSP。分解温度为354℃,具有好的热稳定性,在焊接界面上不容易形成微气泡,微空洞,提高了焊接结合力。原理:在铜表面上形成一层有机膜,牢固地保护着新鲜铜表面,并在高温下也能防

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