pcb化学锡制程技术与市场分析

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1、化學錫製程技術及市場趨勢摘要符合環保法令與規章的無鉛化製程--化學錫-，不僅能取代噴錫(HASL)，亦有成本低廉，焊錫性極佳，製程應用廣的優勢，威脅著其他表面處理製程，現已大舉入侵PCB產業，扮演舉足輕重的地位。一、前言:隨著科技腳步不斷地往前邁進，人類持續地破壞大自然和污染環境，促使全球環保意識的抬頭，而電子產品亦趨於使用無鉛材料(LeadFreeMaterial)及無鉛製程，在印刷電路板產品中，表面處理製程(SurfaceFinishProcess)中含鉛的HASL(HotAirSolderLevel)製程首富其衝的成為眾所矚目的焦點，目前無鉛化的表面處理有OSP(OrganicS

2、olderabilityPreservatives)，E’lessPd,E'lesNi/ImmersionAu,E’lessNi＋Pd/ImmersionAu,ImmersionTin，ImmersionSilver,LeadFreeHASLetc.；表面處理製程的這塊大餅中，以ImmersionTin製程Sn金屬有便宜，易取得，製程穩定和製程應用廣(細線路，細腳墊製作)之優勢，較具發展潛力，已是眾家藥水商爭食的對象。二、化學錫反應原理化錫為一種錫銅置換反應(ExchangeReaction)，其反應機構是利用Sn2＋置換Cu0，而令Sn0沉積在銅面上，反應式如下：Sn2＋＋Cu0→S

3、n0＋Cu2＋Cu0→Cu2＋＋2e－－340mVSn2＋＋2e－→Sn0－140mV三、藥水種類及還原劑(Thiourea)介紹1、藥水種類目前藥水商推出的化學錫藥水，可分為三種系列，分別為甲基磺酸錫系列，硫酸亞錫系列，氟硼酸錫系列，其特性如下表：項目甲基磺酸錫硫酸亞錫氟硼酸錫沉積速率可稍差佳廢水處理難易度較難較難最難滲鍍(S/MAttack)稍多稍多輕微毒性(吸入性)微量微量少量製程(藥水)安定性較佳佳佳焊錫性最佳佳佳PH值1~2＜1＜1腐蝕性(工安)低中極高2、還原劑Thiourea(硫月尿(NH2)2CS)之特性a、降低錫槽電位，增加反應速率。b、溶於冷水，硫氰化銨溶液和醇。c

4、、熔點180℃~182℃，於150℃~160℃時在真空中會昇華。d、比重1.406，有光澤的白色晶體。e、固體粉末吸入時有致癌的危險性，液態時對皮膚有刺激性。四、各種表面處理之特性比較項目TinHASLNi/AuOSPSilver細腳距應用YesNoYesYesYes焊墊平坦性YesNoYesYesYes多次熔焊YesYesYesNoNo無鉛製程YesNoYesYesYes電測前製作YesYesYesNoNo搭配各種助銲劑YesYesYesNoYes錫爐污染NoNoYesNoNo防焊油墨搭配性YesYesNoYesYes操作範圍MediumNarrowMediumWideMedium可

5、重工性YesYesProblemProblemProblem儲存時間YesYesYesNoNo廢水處理MediumHighMediumLowHigh製程穩定性HighLowMediumHighMedium水平/垂直製程水平/垂直水平/垂直垂直水平/垂直水平/垂直尺寸變化NoNoYesNoNo厚度量測(XRF)YesYesYesNoYes成本計算(NT/SF)10~168~1250~705~812~20五、可靠度測試準則參考a、焊錫性(Solderability：ANSI/J-STD-003,MIL-STD-883,Bellcore,Motorolaetc.上述規範中以IPCANSI/J

6、-STD-003業界較廣為採用。b、防焊層附著力(PSRAdhesion)部份：IPC-SM-840Cc、助焊劑(SolderingFluxes)部份：IPC/J-STD-004焊錫性試驗法分類a、IPC規範:有以下五種試驗法分別為：板邊沾錫試驗法(EdgeDipTest)，擺動沾錫試驗法(RotaryDipTest)，漂錫試驗法(SolderFloatTest)，波焊試驗法(WaveSolderTest)，沾錫天秤試驗法(WettingBalanceTest)；其中尚未制定允收/拒收標準者為沾錫天秤試驗法，目前PCB業界僅少數幾家採用，用途為表面處理製程品質管制和構裝(Assembl

7、y)時熔焊(Re-flow)能力之依據；而在電子零件和構裝的領域中，接腳的焊錫能力尤其重要，組裝廠以此儀器作為PCB和其他元件進料檢驗用，及提供熔焊時參數(溫度，速度)設定參考。b、非IPC規範:l.熔錫擴張性試驗法(SolderSpreadTest)如下圖所示：依表面處理種類不同，錫球組成成份不同(Sn/Pb,Sn/Ag/Cuetc.)擴張率亦有所不同，化學錫的表面處理擴張率要求5以上，才有優越的焊錫能力。2.熔錫球剪力試驗法(SolderB