PCB表面处理技术.ppt

PCB表面处理技术目次 1.0、SMT装配对PCB表面涂覆的基本要求2.0、PCB无铅化·阻焊油墨符合ROHS。
·表面涂覆无铅。替代：沉Ni/Au，沉Ag，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）、无铅焊料的配方。 ·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。
“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%，涂覆的焊料层会发生粗糙，脆裂等问题。
3.0PCB表面处理方式3.2OSP（有机可焊性保护剂）3.3化学锡3.4化学银3.5电镀镍金3.6化镍金3.6.4磷的含量：（占镍磷合金镀层的比例）
⑴低磷：1-5％。焊锡性，润湿性好。含磷少，会形成颗粒状结构，耐腐蚀性差，
镀层易氧化。
⑵中磷：6-9％。焊锡性，润湿性，耐腐蚀性均好。磷含量控制在中磷范围为好。
⑶高磷：9-13％。耐腐蚀性好，但焊锡性，润湿性均一般。焊接过程容易形成富磷层。
高磷会使Ni-P层产生内应力过大而产生脆裂。
3.6.5·焊接时产生的IMC
IMC：IntermetallicCompound的缩写。中文：介面金属间化合物。
化Ni沉Au层作无铅焊接时，金层在充足的热量下，会迅速溶入焊锡的主体中，形成四处分散的AuSn4的介面金属间化合物。金溶入的速度比镍要快几万倍（溶速为117微英寸/秒）。而只有镍和锡在较慢的速度下形成的共晶化合物Ni3Sn4而焊牢。所以说，沉Ni/Au层在焊接时形成焊接牢固的是Ni3Sn4这一层IMC（介面金属间化合物）。
化Ni沉Au焊接中IMC的厚度一般在1-3微米。过厚，过薄的IMC层都会影响到焊接强度。3.6.6焊接时
·焊接的实质是在镍的表面进行的。
·金层是为了保护新鲜的镍表面不被氧化。金层不应太厚。
·在焊接的温度下，很薄的金层会迅速融入焊料中。
·焊接时，在镍表面首先形成Ni3Sn4的IMC结构，是一层平整针状的表面。
这层化合物能够降低焊料与Ni-P层之间的反应，成为很好的阻挡层。
·但是，熔融的Sn易于通过NiSn的空隙进入到Ni3Sn4界面，并形成
Ni3SnP的界面共晶化合物（IMC），引起Ni3Sn4破裂，造成可焊性问题。

3.6.7化镍金主要缺陷
·黑点，黑斑，黑盘。
·浅白（色泽不一）。
·可焊性差，焊点裂开。
·金脆。
·富磷层，导致焊点强度不足，元件会脱落。3.6.8缺陷原因分析
·当镍层厚度小于2微米时，或不均匀的Ni层（表面处理不好），这时Ni表面显得
浅白。
·当镍、金面受到了污染，腐蚀时，会产生黑点，黑盘。
化镍后，水洗不良，水质差，或在空气中暴露太久。
沉金反应过度，镍层氧化。
沉金后水洗不良。
沉镍金后储存条件差。
·当金层太厚，金在焊料中的重量比＞0.3％时；或焊接温度不足时，会引起金的不完
全扩散。
这时的焊接层IMC强度不足，脆性增大，这就是金脆。
·当富磷层太厚，镀层中含P太高（＞9％），会导致焊点强度不足，元件易脱落。
太厚的IMC层在一定程度