_印刷行業(yè)--印制電路板表面終飾工藝的研究與發(fā)展趨勢

1、來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載印制電路板表面終飾工藝的研究與發(fā)展趨勢 主講人：葉芳塵 教授 主辦單位：溫州市電子電路行業(yè)協(xié)會 協(xié)辦單位：浙江鑫山科技有限公司一 時代背景和意義（一）中國已成為（一）中國已成為PCB生產(chǎn)大國生產(chǎn)大國 1.中國是世界PCB生產(chǎn)企業(yè)重要的轉(zhuǎn)移地 2.中國大陸約有1200生產(chǎn)企業(yè) 3.中國PCB產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量25%以上至2010年全球PCB產(chǎn)值預(yù)估2010年P(guān)CB產(chǎn)值比重2010年 （二）意義 在這樣的背景下，產(chǎn)品的市場前景十分廣闊，不久的將來，中國將涌現(xiàn)出一批國際知名的PCB品牌。對PCB行業(yè)具有較大的社會經(jīng)濟(jì)意義二 無鉛化勢在必行1 鉛是重金

2、屬元素，是常見的工業(yè)和環(huán)境毒物 對神經(jīng)系統(tǒng)的損害：不可逆大腦損傷，甚至發(fā)生鉛腦瘤；影響嬰幼兒大腦發(fā)育，智力低下；使人的神經(jīng)系統(tǒng)紊亂 對心血管系統(tǒng)的損害：貧血、高血壓、動脈硬化 對泌尿系統(tǒng)的損害：腎病是鉛中毒的一種表現(xiàn)形式 2.實施ROHS指令的重要性及核心內(nèi)容和目的 2003年2月13日，歐盟議會與歐盟部長會議組織正式批準(zhǔn)WEEE各ROHS的官方指令生效，強烈要求2006年7月1日起在歐盟市場上銷售的電子產(chǎn)品必須為無鉛的電子產(chǎn)品。ROHS主要內(nèi)容ROHS指令目的 保護(hù)環(huán)境和人類健康Pb(鉛) 1.0010-6Cd(鎘) 1.0010-6Hg(汞) 1.0010-6Cr(鉻) 1.0010-6P

3、BB(多溴聯(lián)苯) 1.0010-6PBDE(多溴二苯醚) 1.0010-63.中國的ROHS指令 由國家發(fā)改委、環(huán)保局、商務(wù)部、工商管理總局、海關(guān)總署、信息產(chǎn)業(yè)部六部委聯(lián)合簽署的電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)污染防治管理辦法歐盟ROHS指令禁用的六種有害物質(zhì)，中國同樣生效。自2007年7月1號起投放市場的國家重點監(jiān)管目錄內(nèi)電子不能含有鉛。結(jié)論：無鉛化已勢在必行結(jié)論：無鉛化已勢在必行三 印制電路板的無鉛化（一）無鉛焊料 全球性研究已有成果nSAC305合金（Sn/3.0Ag/0.5Cu）目前應(yīng)用較多，它的低共熔點217，比常規(guī)SnPb合金低共熔點183高，熱平操作溫度255-265之間。n錫銅Sn/0.3Cu

4、（Sn99.7 Cu0.3） 熔點227板面涂覆層呈發(fā)暗，顆粒狀，大晶粒結(jié)構(gòu)質(zhì)量差，操作溫度260-270n錫銅鎳Sn/0.3Cu/0.02-0.05Ni 最近日商NS公司推出具有專利的SCN無鉛焊料，不論在無鉛噴錫和波風(fēng)焊中效果較好n錫銅鈷Sn/0.3Cu/0.06Co 與Sn/Ag/Cu潤濕效果一樣好，廉價的鈷將成SAC的良好替代品。操作溫度265（二）無鉛焊料的弱點1.熔點高2.焊料易氧化，外觀粗糙3.潤濕性差，擴(kuò)展性差，焊接性能差（三）PCB無鉛化表面涂覆的工藝選擇 1PCB產(chǎn)業(yè)技術(shù)的趨勢 (1)PCB趨向薄型化 4層PCB的厚度由原來的1.6mm發(fā)展至0.4mm (2)線路與間隙的細(xì)

5、小化 線路間隙0.125mm (3)焊點表面的高平整性 (4)提高焊接點和層間連接的耐熱可靠性 2PCB無鉛化工藝選擇 目前適合PCB無鉛化的表面處理主要有以下五種： 化學(xué)鍍鎳/置換鍍金、浸銀、浸錫、 OSP（有機(jī)焊接保護(hù)劑）、無鉛熱風(fēng)整平工藝(1)化學(xué)鍍鎳/置換鍍金優(yōu)點缺點1.表面鍍層平整，外觀漂亮2.可焊性出色，可承受多次回流焊，接觸電阻佳3.極好的銅面保護(hù)層，具有長的儲存壽命4.鍵合性能良好1.成本高，大約為HASL的五倍2.“黑盤”問題3. 化學(xué)鍍鎳的溫度較高,施鍍時間較長4.高密度線路常發(fā)生漏鍍或過鍍現(xiàn)象,無法返工5.鍍金液含有劇毒的氰化物(2)浸銀優(yōu)點缺點1.工藝簡單2.可用于引線

6、鍵合3.鍍層界面性能穩(wěn)定4.具有良好的焊接性能5.具有高的導(dǎo)電率和低的接觸電阻1.化學(xué)浸銀鍍層的銹蝕問題2.電遷移問題(3)浸錫優(yōu)點缺點1.良好的可焊接性2.表面平整3.成本相對較低1.健康和安全問題2.錫遷移3.浸錫鍍層對高溫敏感導(dǎo)致熱循環(huán)次數(shù)有限(4)OSP（有機(jī)焊接保護(hù)劑）優(yōu)點缺點1.成本低2.共面性好3.兼容性好,焊后殘余物少1.儲存時間短,一般3個月2.不能保證多次反復(fù)焊接可靠性3.組裝工藝需要大改革,限制ICT測試和測試的可重復(fù)性4.不適用高要求的PCB及金線和鋁線的鍵合(5)無鉛熱風(fēng)整平工藝無鉛熱風(fēng)整平工藝優(yōu)點缺點1.最好的性價比2.潤濕效果最佳3.良好的可焊性4.良好的工藝兼容

7、性5.具有優(yōu)良的保存壽命6.對ICT無負(fù)面影響7.工藝成熟分布面廣1.平整性差2.流動性差3.散錫性不佳n結(jié)論結(jié)論: 當(dāng)電子行業(yè)走向無鉛焊接的時候，無鉛熱風(fēng)整當(dāng)電子行業(yè)走向無鉛焊接的時候，無鉛熱風(fēng)整平仍然是平仍然是PCB可焊性保護(hù)的優(yōu)選方法，而無鉛熱可焊性保護(hù)的優(yōu)選方法，而無鉛熱風(fēng)整平助焊劑是無鉛噴錫的關(guān)鍵材料。風(fēng)整平助焊劑是無鉛噴錫的關(guān)鍵材料。四印制電路板無鉛焊料涂覆熱風(fēng)整平工藝（一）無鉛熱風(fēng)整平概述 把已前處理好的印制電路板首先浸入無鉛熱風(fēng)整平助焊劑中，去除銅盤及銅導(dǎo)線上的氧化銅，露出光亮的銅面，然后浸入熔融的無鉛焊料中，形成了錫銅合金，再通過熱風(fēng)將PCB表面上及金屬化孔內(nèi)多余的焊料吹掉，

8、得到一個平滑、均勻而且光亮的焊料涂覆層。（二）無鉛熱風(fēng)整平工藝流程（三）過程示意圖 （四）無鉛熱風(fēng)整平工藝參數(shù) 熱風(fēng)整平工藝雖然簡單，但是要保證優(yōu)良的印制板，許多的工藝參數(shù)需要掌握。例如焊料溫度、風(fēng)刀氣流溫度、風(fēng)刀熱風(fēng)壓力、操作時間和提升速度等。另外所有的參數(shù)要根據(jù)PCB外在條件及加工要求作相應(yīng)的調(diào)整變化（板厚、板長、單面、雙面、多層板等）HASL設(shè)備參數(shù)參數(shù)項目垂直式水平式預(yù)熱無240預(yù)熱逗留無40秒焊料槽溫度265-275270-285浸焊時間2.5秒12米/分風(fēng)刀溫度280300風(fēng)刀壓力2.8-3.5kg/cm20.9kg/cm2（五）無鉛熱風(fēng)整平助焊劑的成份和作用 1成份： 水溶性載體

9、 活化劑 抗氧劑 表面活化劑 溶劑 2.作用【浸無鉛助焊劑】n活化劑快速除去銅表面的氧化層，露出光亮銅面 CuO+2H+ Cu+H2On保護(hù)已潔凈的銅面不受氧化，載體粘附在PCB上，與空氣中氧氣隔絕，達(dá)到保護(hù)目的n降低表面張力，潤濕銅表面【噴錫】 分垂直式、水平式兩種，以垂直式為例講述n快速去除熔融無鉛錫料表面的氧化層n降低無鉛錫料與銅表面的界面張力，使銅充滿潤濕焊料n無鉛錫料在銅表面鋪展，增強了焊料與銅的結(jié)合力n保護(hù)PCB少受熱沖擊，使板面阻焊漆少受熱沖擊，不損壞、不起泡n保護(hù)熔融錫面少受氧化，減少爐內(nèi)錫渣 【后處理】n繼續(xù)保護(hù)噴錫面不受氧化 （六）無鉛熱風(fēng)整平助焊劑的研究 無鉛熱風(fēng)整平工藝

10、是現(xiàn)在印制板制造中最普遍、最成熟的應(yīng)用技術(shù)，前面講了7大優(yōu)點，只要克服缺點，它就是PCB無鉛化工藝的方向1.無鉛熱風(fēng)整平助焊劑XHF-2 我公司自主開發(fā)的無鉛熱風(fēng)整平助焊劑XHF-2，具有以下創(chuàng)新點：創(chuàng)新點一創(chuàng)新點一 自主設(shè)計合成了去氧化物能力強、酸度低、腐蝕性小、 溫度適應(yīng)性廣、潤濕性好的活性劑。 由活性劑配成的助焊劑，具有下列優(yōu)點： (1)大大提高了助焊劑的活性和助焊能力 (2)降低了界面張力,增加了助焊劑的潤濕性。因為活性劑和氧化銅 作用，生成了具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的配合物,結(jié)構(gòu)如下:ONOOMNORHHHHOHR2OOOOMOORRHH2有的也生成雙環(huán)結(jié)構(gòu)的螯合物：從焊接效果看，與其它同類產(chǎn)品

11、相比較，具有明顯的優(yōu)勢。（見焊盤切片對比圖）OMHOONRLH22+ (3)焊接溫度適應(yīng)性廣 (4)酸度低腐蝕性小創(chuàng)新點二創(chuàng)新點二 研發(fā)了由耐熱水溶性高分子材料組成的新型助焊劑 載體，由該載體配成的助焊劑具有粘度小、潤濕性好、制成的PCB 絕緣電高（平均值達(dá)到5.61012 ）等特點。 (1)由該載體配成的熱風(fēng)整平助焊劑，成功解決了紅孔問題。（見紅孔切片對比圖） (2)本產(chǎn)品是一種環(huán)保型助焊劑，對環(huán)境的污染少，保證了焊接工人的身體健康。(3)粘度小，薄薄的一層便能保護(hù)PCB少受熱沖擊而造成翹曲，扭曲等缺陷，防止阻焊漆起泡和阻焊漆部位上錫。(4)本產(chǎn)品在載體的作用下，常溫(-10-40 )條件下

12、不受影響。創(chuàng)新點三創(chuàng)新點三 開發(fā)了一種同時具有活化功能和清潔功能的螯合劑，提高了焊接質(zhì)量、減少了無鉛焊料的氧化，簡化了生產(chǎn)工序。 在助焊劑中，具有螯合能力的化合物，與高溫錫爐表面的金屬氧化物作用生成了螯合物。實踐證明它是高溫?zé)o鉛焊料的活化劑又是優(yōu)良的清潔劑。 螯合物熱重曲線圖見下頁2.XHF-2與同類產(chǎn)品性能指標(biāo)比較與同類產(chǎn)品性能指標(biāo)比較一覽表與同類產(chǎn)品性能指標(biāo)比較一覽表序號項目XHF-2其他同類助焊劑結(jié)論1活化劑各類5種1-2種去氧化能力強、溫度適應(yīng)范圍廣2載體種類3種單一潤濕性好、耐熱性好、易清洗3PH值（5%水溶液）3115腐蝕性小、咬銅速度低4粘度（mpa.s）20（20）110-160 （20）單產(chǎn)率高、又能保護(hù)PCB少受熱沖擊5適應(yīng)溫度常溫使用（-10-40 ）需加熱使用（10以下 ）降低能源消耗、減少操作工序6PCB絕緣電阻（）561012Pass提高了電器性能及使用壽命整體而言：整體而言：熱風(fēng)整平PCB表面涂覆處理可以達(dá)到最佳的潤濕效果，它不會受到焊膏的影響。 美國Metallic Resources Inc公司技術(shù)人員通過對不同表面涂覆處理的電路板進(jìn)行合金涂覆測試后的平均情況比較，發(fā)現(xiàn)無論采用什么樣的無鉛化合金，所有的焊膏都能夠與經(jīng)過熱風(fēng)整平涂覆的電路板很好的適應(yīng)，展現(xiàn)了傳統(tǒng)的熱風(fēng)整平技術(shù)在無鉛化工藝中的廣泛應(yīng)用前景結(jié)束語 當(dāng)電子工業(yè)轉(zhuǎn)