
一、目前PCB的各种常用可焊表面处理分别为:
保溶剂OSP--OrgaNicSolderability preservatives
铃喷射(HASL)---Hot AirSolderLevelling
银浸渍(Immersion Silver Ag)
浸渍水渍(Immersion TinSn)
化镍浸金(ElectrolessNickel Immersion Gold、ENIG)
2004年喷锡板设备、材料Sn-Cu-Ni突破瓶颈,成功量产,因此铃木喷射已经成为PCB无铅表面处理的第一选择(现在Sn63/Pb37多层板锡喷射市场占有率达到90%以上)。
二、各种常用焊接表面处理焊接BGA后(约100cent铜币尺寸的BGA图一),通过拉伸试验,强度比较表处理Finish拉伸力Min bs拉伸力Avg bs拉伸力Avg bsMaxbs落差bs保焊剂OSP38439540420锡HASL37639641034浸银Ag37338940128浸锡Sn3503824044化镍浸金ENIG2673754036
摘自上表pC FAB
lt; 图1gt;三、比较各种表面处理的优缺点表面处理的优缺点保焊剂O.S.P。
(a)焊锡性特佳是各种表面处理焊锡的强度的指标。
(b)可以对过期的板再次进行Recoating。
(c)平坦度佳,适合组装作业SMT。
(d)可以是无铅过程。
(a)打开包装袋后,24小时内完成焊接,避免焊锡性不良。
(b)作业时必须戴防静电手套,以免板受到污染。
(c)IRReflow的peaktemp为220℃无铅锡膏peaktemp达到240℃时的第2面工作时的焊锡性能否维持当前的问号ldquo。rdquo;,但是,现在耐高温的O.S.p已经从炉里出来了,需要进一步弄清楚。
(d)OSP由于有绝缘特性,testing pad必须打印锡膏,试验顺利。有孔的testing pad在钢板stencil以特殊的开法使锡膏通过IR后,应不仅在pad及孔壁的端部覆盖孔,减少试验误判。
(e)不能使用ICT测试,通过ICT测试OSP表面保护层被破坏,焊盘氧化。
喷锡板HASL
(a)和OSP同样,其焊锡性也是特性,同样是各种表面处理焊锡强度指标(Benchmark)。
(b)锡铅板的试验点与探头良好接触cedil;考试比较顺利。
(c)当前处理和QC方法无需变更。
(d)锡喷射多层板在无铅工艺中占90%以上,由于技术成熟,无铅喷锡目前与无铅锡的差距只不过是锡喷射设备的改良及材料(63/37改Sn-Cu-Ni的交换,无铅喷锡仍然是无工艺的第一选择。
(a)平坦度差find pitch、SMT组装时容易发生锡量不均匀性,容易发生短路或焊锡锡量不足导致的焊接不良。
(b)喷锡板PCB过程中容易产生锡球SolderBall,在组装S.M.T时会发生短路现象。
新建银Ag
(a)平坦度佳符合S.M.T装配作业;
(b)适用于无铅过程。
(c)未来无铅程序的王座后选板。
(a)焊锡强度不及OSP或HASL。
(b)发育Baking必须在110°C、1小时内完成,不影响焊锡性。
(c)比起害怕空气中氧化更害怕氯化和硫化,保管和工作场所绝对不能有酸、氯和硫化物,所以作业时比起O.S.p.打开包装后24小时焊接结束(最长也必须在3天内完成)水气问题Baking时最好避免被上述条件限制而进退。
(d)包装材料不得含有酸及硫化物。
浸出水
(a)平坦度佳符合SMT组装作业;
(b)可以是无铅过程。
(a)焊锡强度比银浸渍差。
(b)虽然是无铅过程的明日之星,但储藏时及经过IRReflow后IMC(Intermetalic compound)容易变厚,导致焊锡性不良。
(c)发育Baking必须在110°C、1小时内完成,不影响焊锡性。
(d)与O.S.p.相比,打开包装后24小时焊接完成(最长也要在3天内完成),在水气问题Baking时,最好受上述条件的限制避免进退两难。
化镍浸金
ENIG
(a)平坦度佳符合SMT组装作业;
(b)由于金的导电性特性,需要与板周围良好的接触,或者对于按钮用的产品,例如便携式电话类是最佳的选择。
(c)可以是无铅过程。
(a)焊锡强度最差;
(b)先天焊锡强度差,组装线的操作空间小,PCB板本身容易氧化镍,操作空间也同样小,因此在PCBA和PCB之间经常讨论这个问题。
化镍浸金加保焊接剂
ENIG + O.S.p
(a)以保存在导电性接触区域或关键区域为目的的改良型化镍浸金方法。但是,将焊接处或重要的焊接处BGA变更为O.S.p.进行作业。由此,能够保持镍浸金的最佳导电性,保持O.S.p.的最佳焊锡强度,现在,便携式电话的板的大部分这样工作。
(b)平坦度佳适合SMT组装作业。
(c)适用于无铅过程。
(a)其缺点与保焊剂O.S.P相同。
(b)由于两种表面处理PCB作业及流程较多。过程复杂,成本增加,价格高是不可避免的。
四、一般含铅工艺及无铅过程IRReflow对比图
两者相较而知
无铅IRReflow的peaktemp比含铅量多240℃-225℃=15℃
peaktemp的时间比20-5=5Sec多了4倍
Preheat也约(150~180℃)-(140~170℃)=多了10℃
组装时为了降低IRReflow对Zaxis expansion的冲击,孔壁破裂
推荐使用70mil(1.8m/m)以上的板厚或12层以上的无铅工艺的人使用一般FR4Tg(135°C)的材料而不是一般FR4Tg(135°C)的材料。
Z axis expansion Before Tg 5.0*10-5 m/m℃
Z axis expansion After Tg 25.0*10-5 m/m℃