PCB表面处理方式综述.ppt

1、1，PCB表面处理方法概要，2010-05-06，CPCA:相容、镍氢、2、1，PCB表面处理对SMT装配的基本要求，1，成本2，焊接性3，保护性4，1保护铜表面的焊料厚度约为1-2毫升。PCB喷射锡时，必须浸泡在熔化的焊料中，风刀在焊料凝固之前必须平整液体状态的焊料，风刀可以将铜面焊料的弯曲月亮形状最小化，防止焊料桥接。喷雾锡分为垂直式和水平式两种，一般认为水平式比较好，主要是水平热风平涂层比较均匀，使自动生产成为可能。锡喷雾过程的一般过程是美式预热涂层助剂喷雾锡清洗。9，无铅喷锡的特点喷雾锡工艺相对肮脏、难闻、危险，因此并不是受人喜爱的工艺，但对于尺寸大的零件和间距大的导线来说，这是很好的

2、工艺。在大卫亚设、美国电视电视剧、美国电视电视剧和密集的PCB中，平坦感会影响后续组装。因此，HDI板通常不使用锡喷涂工艺。随着技术的发展，业界现在推出了适用于组装间隔小的QFP和BGA的喷涂工艺，但实际应用较少。近年来，由于无铅趋势的要求，喷雾锡的使用受到了进一步限制。无铅喷锡也因设备的兼容性问题，难以大量使用。10，2，OSP，OSP的简介OSP工艺不同于其他表面处理工艺，通过有机膜在铜和空气之间起到屏障作用。OSP过程简单、便宜，可在业界广泛使用。早期OSP的分子是具有不生锈作用的苯和苯三氮唑，最新分子主要是苯(Benzemidazole)，从化学键氮功能团到PCB的铜。OSP过程的典型

3、过程是脱脂微式酸洗纯清洗OSP清洗、11、OSP的特征是OSP过程控制比其他表面处理过程更容易。OSP流程可用于高科技PCB，例如低技术含量PCB或单面电视的PCB，以及高密度筹码封装的主板。在BGA方面有机涂层的应用也比较多。如果没有表面连接功能要求或存储期限限制，则PCB是OSP最理想的表面处理过程。12，3，化学锡，化学锡的介绍现在所有的焊料都是基于锡的，因此锡层可以与任何类型的焊料相匹配。在牙齿方面，化学锡工艺有很高的发展前景。但是，PCB通过石工艺产生了石柱，在焊接过程中，石须和锡移会引起可靠性问题，限制了石工的采用。后来，在浸泡锡溶液中添加了有机添加剂，使锡层结构成为粒状结构，克服

4、了以前的问题，具有良好的热稳定性和可焊性。化学石工艺的一般过程是脱脂酸、纯净水、13、化学锡的特征化学石工艺可以形成扁平的铜石金属间化合物。牙齿特性具有像化学石一样好的焊接性，没有喷雾石困扰的平坦性问题。化学石板不能保存太久，组装时必须按照石针的先后顺序进行。化学锡引入表面处理工艺是近十年的事，牙齿工艺的出现是生产自动化要求的结果。化学主席没有从焊接站带来任何新元素，特别适合通信背板。除了木板的储存器外，锡失去了焊接性，浸泡石材需要较好的存储条件。另外，石制工艺中含有致癌物质，使用受限。，14，4，化学，化学介绍化学银工艺介于OSP和化学镍金之间，工艺比较简单快捷。不像化学镍金那么复杂，也不像

5、PCB那么厚的盔甲，但仍能提供良好的传记性能。而且，化学银没有化学镍金所具有的良好物理强度。因为银层下面没有镍。此外，化学银对储存性环境的要求很苛刻，化学银板的不适当储存容易变色，影响焊石性。化学银工艺的一般过程是脱脂美食家山，纯水洗，化学石清洗，15，化学银的特征是化学银替代反应，几乎涂上微米级纯银。化学过程中也包含有机物，主要是防止银腐蚀，消除银铜问题。一般很难测定牙齿薄层有机物。分析表明，有机体的重量小于1。化学银比化学镍金便宜，如果PCB具有连接功能要求，并且需要降低成本，那么化学银是一个很好的选择。银针具有比其他表面处理更好的电气性能，因此也可以用于高频信号。EMS推荐银侵示例，因为

6、它易于组装，检查性好。但是银针有光泽损失、变色、老化、焊料孔等缺陷，限制了实际应用。16，5，化学镀镍金，化学镀镍金介绍镀镍是PCB表面处理工艺的创始人，自PCB出现以来逐渐演化为其他方法。PCB表面导体上先镀镍，然后再镀金，镀镍主要是防止金和铜之间的扩散。目前化学镀镍有两种茄子类型：柔软的镀金(纯金，金表面看起来不亮)和坚硬的镀金(表面光滑、坚硬、耐磨、含有钴等其他元素，因此金表面看起来更亮)。软金主要用于封装筹码时制作金线。硬金主要用于未焊接的地方的传记互连。化学镀镍工艺的一般过程是脱脂微酸洗纯水洗镀镍纯水洗镀金金清洗，17、化学镀镍金特性成本高，行业经常通过图像移动方法进行选择性电镀，减

7、少金的使用。一般来说，焊接会使电镀金变脆，缩短寿命，因此应避免焊接在电镀上。但是化学镍金的金又薄又一致，很少发生脆性现象。18，6，化学钯，化学电镀过程类似于化学镀镍过程。主要过程是通过还原剂(如次氯酸二氢钠)将钚离子从催化表面返回，新生的钨成为促进反应的催化剂，从而获得任意厚度的钚电镀。化学镀的优点是良好的焊接可靠性、热稳定性和表面平整性。但是由于起步晚，目前没有大量的应用，还有很多未知因素，还不太清楚。化学镀镍钯工艺的一般过程是脱脂微刻蚀酸洗纯净水水洗化学钯，19，7，化学镍金，化学镍金介绍化学镍金，铜面上涂有厚电镍金合金，长期为PCB可以保护。另外，对其他表面处理工艺没有的环境也具有耐性

8、。镀镍的原因是金和铜徐璐扩散，镍层可以防止金和铜之间的扩散。如果没有镍层，金将在几小时内扩散到铜中。化学镍金的另一个优点是镍的强度，只有5微米厚的镍可以在高温下限制z方向的膨胀。此外，化学镍金可以防止铜的溶解，有助于无铅组装。主要用于具有连接功能要求和较长存储期限的主板，例如手机密钥区、路由器外壳的边缘连接区、用于灵活连接筹码处理器的传记接触区。现在几乎所有先进的PCB工厂都有化学镀镍/金线。化学镍金工艺的一般过程包括脱脂酸活化化学镍化学金清洗，20，5，总，1，不同的表面处理工艺各有优劣，适用于不同的表面安装要求。2、在选择不同的表面处理工艺时，应充分考虑工艺的成熟度、稳定性和综合成本。3.

9、任何表面处理都有限制。要获得良好的表面贴装结果，表面贴装工艺规制也很重要。(David aser，Northern Exposure(美国电视电视剧)，表面光洁度工艺类型的选择主要取决于最终装配部件的类型。21，讨论了化学镀镍金的质量。22，1，化学镀镍金反应机理2，磷含量的定义3，磷含量的分类4，磷含量对镀层质量的影响5，富磷层的定义和生成机制6，IMC的定义和生成机制7，金脆性的定义8，富磷层，I 1。化学镍金的反应器，化学镍的反应原理：铜面在钯金属的催化作用下，通过“还原剂”和“镍离子”开始化学镍反应，磷在化学镍的沉积过程中被化学镍电镀，因此化学镍实际上应该是“镍”合金，而不是简单的“镍

10、”牙齿。严格地说，“化学镀镍”也应该称为“化学镀镍磷合金”。化学金的反应原理：通过镍金置换(或反置换重复源)方式将金沉积在镍面上。24，2，磷含量的定义，磷含量：表示化学镀镍-磷合金镀层中磷所占的重量比(w/w%)。P%(w/w%)=(P/P Ni)*100%，25，3，磷含量分类，化学镀镍-磷涂层通常分为低磷镍、中磷镍、高磷镍，这取决于涂层的磷含量。低磷：是指电镀中磷含量占合金重量的15%。中：电镀中磷含量占合金重量的比例为69%。高磷：电镀中磷含量占合金重量的比例为913%。26，4，磷含量对涂层质量的影响，27，5，富磷层的定义和生成机制，A，富磷层的定义：富磷层是指涂层中磷相对丰富的部

11、分。b，富磷层的生成机制(1)，在浸金过程中，镍金的替换反应使磷没有反应，失去镍的涂层在正常镀的磷含量高的情况下，会形成磷的轻微财富。但是在浸泡过程中，如果对药物的过度攻击或浸泡前镍面受到污染，则在熔化黄金后，会发生严重的镍面腐蚀，从而形成严重的磷层。(如图1，2，3，4所示)(2)在焊接注释过程中，镍和锡形成了IMC层，磷不参与反应。失去镍的涂层在正常电镀的磷含量高的情况下，形成磷的第二部分。(图5、6、7所示)，28，6，IMC的定义和生成机制，A，IMC的定义：IMC是Intermetallic compound的缩写，即介面金属之间的化合物。例如：ENIG所指的IMC是一种结晶化合物(

12、即Ni3Sn4)，它生长在镍层。b，IMC层形成的机器ENIG皮膜无铅焊接时，薄的寝具层快速融化到足够的热量和锡量(约117in/sec)，形成分散AuSn4的IMC(通常原子数的含量约为0.03-0.04%)。在ENIG焊接中，IMC的厚度通常为1-3um(业界一般经验数据，没有特殊的标准定义)，太厚和太薄的IMC层会影响焊接强度。29，7，金脆性的定义，金脆性的定义：金脆性是ENIG(或电金板)板在焊接过程中镀金太厚、焊接温度不足等因素导致的金不能完全扩散或与焊料相比比率太高而引起的焊接层(IMC)强度不足和脆性增加的现象。，30，8，富磷层，IMC，金对焊缝的影响，31，A，从化学镍到焊

13、缝完成的工艺图表(图1，2，3，4，5，6，7) B，从化学镍到焊缝，图2，38，图7，焊接完成镍和锡形成IMC层(金融完全融化后扩散到IMC层，磷参与部分镍形成IMC，在镍层和IMC层之间重新富集)。)，39，图8，浸前好的镍面的SEM照片(为后续好的化工提供了良好的基础)，镍面1000倍的SEM照片，镍面5000倍的SEM照片，40，图9，浸前好的镍面的SEM照片(切片后SEM)镍浸金反应完成后，金面发生局部腐蚀污染的SEM照片(如果在污染、腐蚀的镍面或浸金过程中受到过度的药水攻击，将得不到好的金层)，图45，图14，焊接完成后形成的好的IMC层，完全无腐蚀，突出的印层的SEM照片46，图

14、15，焊接完成后形成的不连续浸金层焊接完成后形成过厚IMC层和内层的SEM照片(以及明显的腐蚀渗透现象)，IMC层，内层，腐蚀，渗透点，48，图17，焊接完成后过厚的IMC(镍面晶格结构正常，没有腐蚀，在浸液过程中不受过多的禁运攻击，浸液)2、影响产品焊接质量的因素很多。从制作轨道板到完成最终SMT，中间流通，都会影响产品的焊接质量。3、产品的焊接质量可以通过工艺控制来保证。50，焊接不良的原因主要是A，夫人层太厚B，镍，金面污染，腐蚀C，IMC层以上(太厚或太薄)D，脆性，摘要2，51，A，夫人层太厚，复盖在被褥层后，丰富的印层(事实上，增厚的夫人层的一部分是氧化镍。)3 .在浸金过程中，镍面被过度腐蚀(例如，金厚度要求太高，磷的富集，浸金水反应异常，镍面被过度腐蚀，氧化等)，浸金过程中金厚度越厚，替换的镍越多，丰富的磷层就越厚。因此，金厚度越厚，不是越好，而是在镍面可以保护的前提下，金厚度越薄，对后期工艺越有利。因此，一般焊接用的渗碳厚度最好为1-3微英寸。4.SMT前ENIG