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PCB制造流程及说明(外观检查,防焊,金手指喷锡,表面处理等)

 更新日期: 2007-6-11 15:32:03  作者:     来源:



 C. 金
  金也是一个常见的金属污染,若金手指板产量多时,更须注意控管。若Solder接触金面,会形成另一IMC层-AuSn4。金溶入Solder的溶解度是铜的六倍对焊接点 有绝对的伤害。有金污染的solder画面看似结霜,且易脆。要彻底避免金的污染,可将金手指制程放在喷之后。一旦金污染超过限度只有换新一途。
 D. 锑Antimony
   锑对于焊锡和铜间的wetting亦有影响,其含量若超出0.5%,即对焊性产生不良影响。
 E. 硫(Sulfur)
  硫的污染会造成很严重的焊锡性问题,即使是百万之几的含量,而且它会和锡及铅起化学反应。因此要尽所有可能防止它污染的可能性,包括进料的检验,制程中带 入的可能。
  F. 表13.1是一般可容许的杂质百分比,所订的数字会比较严苛,这是因为个别的污染虽有较高的容忍度,但若同时有几个不同污染体,则有可能即使仅有容忍上限 的. 1/2,但仍会造成制程的不良焊锡性变差。因此,制程管理者须谨慎从事。
SMOBC(Solder Mask Of Bare Copper)之喷锡制程完成后即进行成型步骤(十五)
十四 其它焊垫表面处理(OSP,化学镍金,)
14.1 前言
  锡铅长期以来扮演着保护铜面,维持焊性的角色, 从熔锡板到喷锡板,数十年光阴至此,碰到 几个无法克服的难题,非得用替代制程不可:
 A. Pitch 太细造成架桥(bridging)
 B. 焊接面平坦要求日严
 C. COB(chip on board)板大量设计使用
 D. 环境污染 本章就两种最常用制程OSP及化学镍金介绍之
14.2 OSP
   OSP是Organic Solderability Preservatives 的简称,中译为有机保焊膜,又称护铜剂,英文亦称之Preflux,本章就以护铜剂称之.
14.2.1
  种类及流程介绍
 A. BTA(苯骈三氯唑):BENZOTRIAZOLE
  BTA是白色带淡黄无嗅之晶状细粉,在酸碱中都很安定,且不易发生氧化还原反应,能 与金属形成安定化合物。ENTHON将之溶于甲醇与水溶液中出售,作铜面抗氧化剂(TARNISH AND OXIDE RESIST),商品名为CU-55及CU-56,经CU-56处理之铜面可产生保护膜,防止裸铜迅速氧化。
  操作流程如表。
 B. AI(烷基咪唑) ALKYLIMIDAZOLE PREFLUX是早期以ALKYLIMIDAZOLE作为护铜剂而开始,由 Japan四国化学公司首先 开发之商品,于1985年申请专利,用于蚀刻阻剂(ETCHING RESIST),但由于色呈透明检 测不易,未大量使用。其后推出GLICOAT等,系由其衍生而来。
  GLICOAT-SMD(E3)具以下特性:
  -与助焊剂相容,维持良好焊锡性
  -可耐高热焊锡流程
  -防止铜面氧化
   操作流程如表。
  C. ABI (烷基苯咪唑) ALKYLBENZIMIDZOLE
  由Japan三和公司开发,品名为CUCOAT A ,为一种耐湿型护铜剂。 能与铜原子产生错合物 (COMPLEX COMPOUND),防止铜面氧化,与各类锡膏皆相容,对焊锡性有正面效果。
  操作流程如表。
  D. 目前市售相关产品有以下几种代表厂家: 
   醋酸调整系统:
    GLICOAT-SMD (E3) OR (F1)
    WPF-106A (TAMURA)
    ENTEK 106A (ENTHON)
    MEC CL-5708 (MEC)
    MEC CL-5800(MEC)
   甲酸调整系统:
    SCHERCOAT CUCOAT A
    KESTER
  大半药液为使成长速率快而升温操作,水因之蒸发快速,PH控制不易,当PH提高时会导致MIDAZOLE不溶而产生结晶,须将PH调回。一般采用醋酸(ACETIC ACID)或甲酸 (FORMIC ACID)调整。
14.2.2
  有机保焊膜一般约0.4μm的厚度就可以达到多次熔焊的目的,虽然廉价及操作单纯,但有以下缺点:
 A. OSP透明不易测量,目视亦难以检查
 B. 膜厚太高不利于低固含量,低活性免洗锡膏作业,有利于焊接之Cu6Sn5 IMC也不易形成
 C. 多次组装都必须在含氮环境下操作
 D. 若有局部镀金再作OSP,则可能在其操作槽液中所含的铜会沉积于金上,对某些产品会形成问题
 E. OSP Rework必须特别小心
14.3 化学镍金
14.3.1基本步骤
  脱脂→水洗→中和→水洗→微蚀→水洗→预浸→钯活化→吹气搅拌水洗→无电镍→热水洗→ 无电金→回收水洗→后处理水洗→干燥.
14.3.2无电镍
 A. 一般无电镍分为"置换式"与"自我催化"式其配方极多,但不论何者仍以高温镀层品质较佳
 B.一般常用的镍盐为氯化镍(Nickel Chloride)
 C.一般常用的还原剂有次磷酸盐类(Hypophosphite)/甲醛(Formaldehyde)/联氨 (Hydrazine)/硼氩化合物(Borohydride)/硼氢化合物(Amine Borane)
 D.螯合剂以柠檬酸盐(Citrate)最常见 E.槽液酸碱度需调整控制,传统使用氨水(Amonia),也有配方使用三乙醇氨(Triethanol Amine),除可调整PH及比氨水在高温下稳定,同时具有与柠檬酸钠结合共为镍金属螯合剂,使镍可顺利有效地沉积于镀件上
 F.选用次磷二氢钠除了可降低污染问题,其所含的磷对镀层品质也有极大影率
 G.此为化学镍槽的其中一种配方
 配方特性分析:
  a.PH值的影响:PH低于8会有混浊现像发生,PH高于10会有分解发生,对磷含量及沉 积速率及磷含量并无明显影响
  b.温度的影响:温度影响析出速率很大,低于70°C反应缓慢,高于95°C速率快而无 法控制.90°C最佳
  c.组成浓度中柠檬酸钠含量高,螯合剂浓度提高,沉积速率随之下降,磷含量则随螯合 剂浓度增加而升高,三乙醇氨系统磷含量甚至可高到15.5%上下
  d.还原剂次磷酸二氢钠浓度增加沉积速率随之增加,但超过0.37M后槽液有分解现像, 因此其浓度不可过高,过高反而有害。磷含量则和还原剂间没有明确关系,因此一般 浓度控制在O.1M左右较洽当
  e.三乙醇氨浓度会影响镀层的磷含量及沉积速率,其浓度增高磷含量降低沉积也变慢, 因此浓度保持约0.15M较佳。他除了可以调整酸碱度也可作金属螯合剂之用
  f.由探讨得知柠檬酸钠浓度作通当调整可有效改变镀层磷含量
 H.一般还原剂大分为两类:
  次磷酸二氢钠(NaH2PO2H2O, Sodium Hypophosphate)系列及硼氢化钠(NaBH4,Sodium Borohydride)系列,硼氢化钠价贵因此市面上多以次磷酸二氢钠为主 一般公认反应为:
   [H2PO2]- + H2Oa H+ +[HPO3]2- + 2H(Cat) -----------(1)
   Ni2+ + 2H(Cat)a Ni + 2H+---------------------------(2)
   [H2PO2]- + H(Cat)a H2O + OH- + P------------------(3)
   [H2PO2]- + H2Oa H+ + [HPO3]2- + H2-----------------(4)}
   铜面多呈非活化性表面为使其产生负电性以达到"启镀"之目的铜面采先长无电钯的方式 反应中有磷共析故,4-12%含磷量为常见。故镍量多时镀层失去弹性磁性,脆性光泽增 加,有利防锈不利打线及焊接

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