_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(shì)

1、來自來自 中國(guó)最大的資料庫下載中國(guó)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(shì) 主講人：葉芳?jí)m 教授 主辦單位：溫州市電子電路行業(yè)協(xié)會(huì) 協(xié)辦單位：浙江鑫山科技有限公司一 時(shí)代背景和意義（一）中國(guó)已成為（一）中國(guó)已成為PCB生產(chǎn)大國(guó)生產(chǎn)大國(guó) 1.中國(guó)是世界PCB生產(chǎn)企業(yè)重要的轉(zhuǎn)移地 2.中國(guó)大陸約有1200生產(chǎn)企業(yè) 3.中國(guó)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(chǎng)前景十分廣闊，不久的將來，中國(guó)將涌現(xiàn)出一批國(guó)際知名的PCB品牌。對(duì)PCB行業(yè)具有較大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義二 無鉛化勢(shì)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(duì)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(duì)心血管系統(tǒng)的損害：貧血、高血壓、動(dòng)脈硬化 對(duì)泌尿系統(tǒng)的損害：腎病是鉛中毒的一種表現(xiàn)形式 2.實(shí)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(huì)與歐盟部長(zhǎng)會(huì)議組織正式批準(zhǔn)WEEE各ROHS的官方指令生效，強(qiáng)烈要求2006年7月1日起在歐盟市場(chǎng)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(guó)的ROHS指令 由國(guó)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(guó)同樣生效。自2007年7月1號(hào)起投放市場(chǎng)的國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)管目錄內(nèi)電子不能含有鉛。結(jié)論：無鉛化已勢(shì)在必行結(jié)論：無鉛化已勢(shì)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(diǎn)217，比常規(guī)SnPb合金低共熔點(diǎn)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(diǎn)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N(yùn)S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(rùn)濕效果一樣好，廉價(jià)的鈷將成SAC的良好替代品。操作溫度265（二）無鉛焊料的弱點(diǎn)1.熔點(diǎn)高2.焊料易氧化，外觀粗糙3.潤(rùn)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(shì) (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(diǎn)表面的高平整性 (4)提高焊接點(diǎn)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(diǎn)缺點(diǎn)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(zhǎng)的儲(chǔ)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(shí)間較長(zhǎng)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(diǎn)缺點(diǎn)1.工藝簡(jiǎn)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(diǎn)缺點(diǎn)1.良好的可焊接性2.表面平整3.成本相對(duì)較低1.健康和安全問題2.錫遷移3.浸錫鍍層對(duì)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(diǎn)缺點(diǎn)1.成本低2.共面性好3.兼容性好,焊后殘余物少1.儲(chǔ)存時(shí)間短,一般3個(gè)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(cè)試和測(cè)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(diǎn)缺點(diǎn)1.最好的性價(jià)比2.潤(rùn)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(duì)ICT無負(fù)面影響7.工藝成熟分布面廣1.平整性差2.流動(dòng)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(shí)候，無鉛熱風(fēng)整當(dāng)電子行業(yè)走向無鉛焊接的時(shí)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(gè)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(jiǎn)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(shí)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(zhǎng)、單面、雙面、多層板等）HASL設(shè)備參數(shù)參數(shù)項(xiàng)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(shí)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(rùn)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(rùn)濕焊料n無鉛錫料在銅表面鋪展，增強(qiáng)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(diǎn)，只要克服缺點(diǎn)，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(diǎn)：創(chuàng)新點(diǎn)一創(chuàng)新點(diǎn)一 自主設(shè)計(jì)合成了去氧化物能力強(qiáng)、酸度低、腐蝕性小、 溫度適應(yīng)性廣、潤(rùn)濕性好的活性劑。 由活性劑配成的助焊劑，具有下列優(yōu)點(diǎn)： (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(rùn)濕性。因?yàn)榛钚詣┖脱趸~ 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(shì)。（見焊盤切片對(duì)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(diǎn)二創(chuàng)新點(diǎn)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(rùn)濕性好、制成的PCB 絕緣電高（平均值達(dá)到5.61012 ）等特點(diǎn)。 (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(duì)比圖） (2)本產(chǎn)品是一種環(huán)保型助焊劑，對(duì)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(diǎn)三創(chuàng)新點(diǎn)三 開發(fā)了一種同時(shí)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(jiǎn)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(shí)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(hào)項(xiàng)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(qiáng)、溫度適應(yīng)范圍廣2載體種類3種單一潤(rùn)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(rùn)濕效果，它不會(huì)受到焊膏的影響。 美國(guó)Metallic Resources Inc公司技術(shù)人員通過對(duì)不同表面涂覆處理的電路板進(jìn)行合金涂覆測(cè)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)