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。

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