AlphaSTAR Training(PCB化银)

AlphaSTAROperationTraining Preparedby GUANLIDate 23Sep2006 内容 沉银工艺的介绍AlphaSTAR的优势AlphaSTAR流程 药水的介绍AlphaSTAR流程的控制 操作返工方法常见问题处理生产操作生产品质控制问题 什么是沉银工艺 堆积金属银在PWB裸露的铜线路上 堆积的金属银的作用是保护铜面 下面是Ag和Cu之间的置换反应方程式 Ag aq e Ag s E 0 799voltsCu aq 2e Cu s E 0 340volts2Ag aq Cu s 2Ag s Cu aq E 0 459volts AlphaSTAR优势 相对于有铅和无铅喷锡有良好的可焊性和平整性出众的电抗腐蚀性较小的离子污染度对于装配助焊剂有良好的兼容性无焊接点的脆化性相对于ENIG成本低长达12months的保质期符合RoHSandWEEE标准 AlphaSTAR优势 长期而稳定的寿命以及简易的操作清洗容易无须额外清洗灵活的操作范围适应不同的OEMS的要求光线敏感度低适应于水平及其垂直生产线适中的温度控制无绿油攻击性良好的盲孔覆盖性可返工 符合RoHS WEEE要求 控制离子 1000ppm HgCr VI PbPBB PBDECd 75ppm MDDS SGS报告会有详细的说明 常见的HASL工艺 表面平整性较差 AlphaSTAR沉银工艺良好的表面平整性 基本流程 AlphaSTAR100Cleaner DIA水洗 AlphaSTAR200 220Micro etch DI水洗 AlphaSTARPre dip AlphaSTARImmAg DI水洗 烘干 药水介绍 AlphaSTAR100Cleaner4种成分组成 清洁及除去铜面氧化 污迹 H2O2 H2SO4为咬蚀铜面 AlphaSTAR100M为浸润剂 增强BGA的浸润性和平滑微蚀 AlphaSTAR100S为H2O2的稳定剂 药水比例 药水介绍 AlphaSTAR200 220Micro etch反应方程式 Na2SO5 Cu Na2SO4 CuOCuO H2SO4 CuSO4 H2OAlphaSTAR200 溶液AlphaSTAR220 固体使用柠檬酸是为了防止铜面氧化以便于沉银的反应进行 药水比例 药水介绍 AlphaSTARPre dip为铜面在进入沉银前提供一个与银缸类似的环境 温度 PH 除去铜面在微蚀后形成的轻微氧化 防止过多的水以及污染物进入银缸 药水比例 药水介绍 AlphaSTARImmAg沉银反应的产生地 药水比例 药水介绍 AlphaSTARImmAgAlphaSTAR300A Ag 解决银面发黄的问题 银厚的影响因素 银离子浓度 溶液的流动性 沉银槽的温度 铜面的大小 浓度的影响 流动性的影响 温度的影响 铜面的影响 流程控制 生产操作 设备清洗新设备或有明显油污要在酸洗之前使用5 w wNaOH清洗4小时以上 使用5 v vH2SO4清洗AlphaSTAR100Cleaner酸洗之后 使用DI水清洗到PH 4为止 生产操作 配槽方法 AlphaSTAR100Cleaner 向槽子中注入2 3的DI水 分别加入H2O2 H2SO4 98 100M 100S 加DI水至开缸液位 开启加热装置及泵浦 循环30min 生产操作 配槽方法 AlphaSTAR200Micro etch 向槽子中注入2 3的DI水 分别加入Alpha220 H2SO4 98 柠檬酸 加DI水至开缸液位 开启加热装置及泵浦 循环30min 生产操作 配槽方法 AlphaSTARPre dip 加入1 2DI水 在加入药水之前再次确认DI水的品质 AgNO3滴定法 不浑浊 电导率测试 10uS cm 加入AlphaSTAR300A 加入97 的缸体积的DI水 加热到35degC 加入AlphaSTAR300B 开启加热装置及泵浦 循环30min300B在35degC之下与300A混合会出现结晶现象 生产操作 配槽方法 AlphaSTARImmAg 加入1 2DI水 在加入药水之前再次确认DI水的品质 AgNO3滴定法 不浑浊 电导率测试 10uS cm 加入AlphaSTAR300A 加入97 的缸体积的DI水 加热到35degC 加入AlphaSTAR300B 加入AlphaSTARSILVER 开启加热装置及泵浦 循环30min300B在35degC之下与300A混合会出现结晶现象 生产操作 溶液液位的控制 每个药水槽 都要有两个液位控制 开缸液位 工作液位 每个药水槽的液位标示在新缸开槽时进行 当液位低时 加入DI水到标准液位 当液位高时 将多余的药液抽出至标准液位 药水分析 使用本公司提供的正式的化验方法 每次取样品之前要确定液位在标准液位 生产操作 生产操作 药水缸寿命每个药水缸都有几个条件 满足其中之一即可 返工方法 银厚不足重新从AlphaSTARPre dip再生产一次 微小露铜先将露铜部位打磨 再用高浓度的AlphaSTARImmAg溶液进行涂敷 发黄先用橡皮将发黄的地方擦拭干净 重新从AlphaSTARPre dip再生产一次 要注意将速度加快以防止银厚过厚 主要问题处理 Ag面发黄 发红Ag面发白Ag面不均匀甩Ag可焊性不良Ag厚不足 Ag面发黄 发红 Ag面发白 Ag面不均匀 甩Ag 可焊性不良 Ag厚不足 生产操作 操作方法使用干净的无硫手套拿板边 尽量不要接触到银面 使用无硫纸作为板与板之间的间隔 包装使用真空包装 不要使用干燥剂 不要使用橡皮筋或胶带进行包装 板的上下以无硫纸进行间隔以防止银面暴露在空气中 生产操作 储存环境包装前 20 30degC 70 RH 无酸环境 最上面以无硫纸进行间隔包装后 20 30degC 70 RH 无酸环境推荐放置时间生产线到终检 4hours终检到包装 3days包装到运输 3months 品质控制 银厚测量使用XRF进行测量银厚范围 6 12u 测量的面积 1 5x1 5mm目检使用10X检查镜或是目检无发黄 露铜 沉银不均甩银测试根据IPC TM 6502 4 28 1进行胶纸实验3M透明胶纸 180 拉起无银面脱落 品质控制 可焊性根据IPCJ STD 003AWettingBalance 浸锡实验来验证表面波峰焊 浮锡实验来验证电镀孔使用酸性 免清洗助焊剂 95 老化测试85degC 85 RH恒温24小时之后进行可焊性测试无变色现象并且 95 品质控制 离子污染度使用OmegaMeter600SMD或其他类似的设备测试标准以客户要求为准IPC标准 6 4ugNaCl in2电迁移不经常使用测试后 1 10的电阻减小无Ag迁移的现象 可靠性 银层的组成切面测试Sample1 6 5u Sample12 14 6u 无论那种厚度它的组成都是稳定的 可靠性 C组分在银层中的含量Sample1 6 5u Sample12 14 6u 组分含量 原子 可靠性 不同寿命时期银层的组分含量在初期和后期区别较小维持银的含量 90原子 贾凡尼效应 产生原理 铜线路 贾凡尼效应 的机理与 缝隙 腐蚀机理类似 在正常条件下 铜既是阳极也是阴极 这样 铜的氧化和银离子的还原同時进行 形成均匀的镀银层 然而 如果阻焊膜和铜线路之间出现 缝隙 缝隙里银离子的供应就会受限 阻焊膜下面的铜就变成牺牲阳极 为暴露在外的铜焊盘上的银离子还原反应提供电子 如图所示 由于所需的电子数量与还原的银离子数量成比例 贾凡尼效应的强度随暴露铜焊盘表面积及镀银层厚度而增加 轻微攻击 沉银过厚时的攻击 避免方法 选择一個沉银工艺它的腐蚀性较小 避免pH过低 並且不需厚银即可满足抗蚀性的要求 控制微蚀在要求的微蚀量内 在设计中避免大的铜面和细小铜线路结合 通过优化前处理 成像 固化 显影工艺以及使用抗化学阻焊膜来提高阻焊膜的结合力 焊接结合力 剪切测试示意图 SAC合金断裂表面的SEM和EDS分析 0回流和3个回流镀银层上SAC合金的剪切曲线 可焊性 WettingBalance Sn Pb 条件 85degC 85 RH恒定24小时使用酸性 免清洗助焊剂