PCB表面处理技术
发布日期:2016-07-26
前言:熟悉PCB各表面处理的优缺点,增强对各表面处理的了解。
一:SMT装配对表面涂覆的要求:
1:符合法律法规要求(ROHS 中国ROHS)
2:可焊性:耐热,焊接温度,润湿,保存期
3:保护性:防氧化能力。
4:可靠性:焊点的内应力,缺陷,寿命。
5:成本:材料,设备,人力,废水处理,成品率。
6:适用范围:同阻焊剂兼容,适合PCB品种(例如刚一挠板),无Pb。
7:环保:易处理,无烟雾,污染性。
二:各表面处理简介:
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。
2:OSP(有机可焊保护剂)
• 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。
• 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 氧化和污染。OSP厚度0.1-0.2微米,或0.2-0.5微米。
• 特点:工艺简单,成本低廉,既可用在低技术含量的PCB上,也可用在高密度芯片封装基板上。是最有前途的表面涂覆工艺。(争议点:装配时分不清颜色,OSP同铜色泽相仿,划伤板子,影响焊接,OSP储存期约6个月)。
• 目前,OSP可经受热应力(288℃,10s)三次,不氧化,不变色。
3:化学锡:
• 流程:除油-微蚀-酸洗-纯水洗-沉锡-清洗。
• 特点:由于目前所有焊料都是以锡为主体的,所以锡层能与任何种类 焊料相兼容从
这个角度看,沉锡在PCB表面涂覆几个品种比较中有很好的发展前景。
• 厚度:1.0±0.2微米。
• 问题:⑴经不起多次焊接,一次焊接后形成的界面化合物会变成不可焊表面。
⑵会产生锡须,影响可靠性。
⑶沉锡液易攻击阻焊膜,使膜溶解变色,对铜层产生倒蚀。
⑷沉锡温度高,≥60℃,1微米锡层需沉十分钟。
• 使用:有的客户指定,用沉锡镀层,比无铅喷锡层平坦。通信母板适用。 沉锡后板
子应存放在良好的房间中,在存贮有效期内使用。
4:化学银:
• 流程:除油(脱脂)-微蚀-酸洗-纯水洗-沉银-清洗。
• 特点:⑴工艺简单,快捷,成本不高。
⑵沉Ag液含一些有机物,防银层变色,银迁移。
⑶镀层厚度0.1-0.5微米(通常0.1-0.2微米)焊接性能优良。
⑷银层在组装时具有好的可检查性(银白色)。
• 问题:·浸Ag生产线上全线用水为纯水。防银层变黄发黑。(自来水中有氯离子,
Ag+Cl AgCl,生成白色沉淀)
·银与空气中的硫易结合,形成硫化银,黄色或黑色。 所有操作,贮存,包
装,均需戴无硫手套,无硫纸包装,贮存环境要 求高。不容许
用普通纸相隔板子,不允许用橡皮圈包板子。
·防银离子迁移,已沉银板子不得存放在潮湿的环境中。在贮存期内使用。
• 应用:客户指定。在高频信号中,沉Ag板电性能良好。欧美不少用户要求作
沉Ag板。
5:电镀镍金:
• 流程:除油-微蚀-酸洗-纯水洗-镀镍-纯水洗-镀金-回收金-水洗
• 镀层类型:
⑴镀硬金。
用在:PCB插头,按键上。
特点:·耐磨,接触良好,有硬度(120-190㎏/㎜²﹚
·镍打底,Ni层厚度3-5微米;金厚度:0.1,0.25,0.5,0.8,1.0…微米。
·金镀层含有钴(Co,0.5%﹚,或Ni锑等金属。
⑵镀软金。 纯金,24K金。
用途:焊接用。
特点:·镍打底,≥2.5微米,防止金层向铜层扩散,镍层在焊接时牢固同焊料结合。
·镀Au层很薄,0.05-0.1微米。
• 特点:·线路上要镀上金,成本高,目前已很少使用。
·金面上印阻焊剂,阻焊易脱落。
·焊接时金层会变脆。(焊料中金含量≥3%时)
6:化学镍金(ENIG)
·流程:除油(脱脂)-微蚀-活化-化学镍-化学金-清洗。
·特点:
⑴化学镀Ni/Au镀层厚度均匀,共面性好,可焊接性好,优良的耐腐蚀性,耐磨性。广泛应用于手电、电脑等领域。
⑵镍层厚度3-5微米,目的防铜-金界面之间互相扩散,保证焊点可靠焊牢。
⑶化学Ni/Au已迅速取代电镀Ni/Au。
⑷化学镍是工艺关键,又是最大难点。
⑸化金层通常为0.05-0.15微米。
·反应机理:
⑴化镍:·铜面在金属钯催化下,通过溶液中的还原剂和镍离子开始镀镍反应。镍本身是进一步化学镀镍的催化剂,在溶液中的还原剂次磷酸钠的作用下,化学沉镍过程会不断继续下去,直至产品在槽液中取出。
·磷在沉积过程中同镍共镀到镀层中,化学沉镍,实际是化学沉镍磷合金。
⑵沉金:氧化还原反应。通过镍金置换反应在镍面上沉积上金。
三:六类表面涂覆尽主要特征比较。