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線路板板面表面處理：水平噴錫SMOBC&HAL

發布時間：2011-12-23 00:00:00 分類：企業新聞

杭州PCB抄板公司-緯亞電子：噴錫(SMOBC&HAL)作為線路板板面處理的一種為常見的表面涂敷形式，被廣泛地用于線路的生產，噴錫的質量的好壞直接會影響到后續客戶生產時焊接soldering的質量和焊錫性;因此噴錫的質量成為線路板生產廠家質量控制一個重點；

噴錫目前有兩種：垂直噴錫和水平噴錫；

噴錫的主要作用：

① 防治裸銅面氧化；
② 保持焊錫性；

其他的表面處理的方式還有：熱熔，有機保護膜OSP，化學錫，化學銀，化學鎳金，電鍍鎳金等；但是以噴錫板的性價比好；

垂直噴錫主要存在以下缺點：
① 板子上下受熱不均，后進先出，容易出現板彎板翹的缺陷；
② 焊盤上上錫厚度不均，由于熱風的吹刮力和重力的作用是焊盤的下緣產生錫垂solder sag，使smt表面貼裝零件的焊接不易貼穩，容易造成焊后零件的偏移或碑立現象tomb stoning
③ 板上裸銅上的焊盤與孔壁和焊錫接觸的時間較長，一般大于6秒，銅溶量在焊錫爐增長較快，銅含量的增加會直接影響焊盤的焊錫性，因為生成的IMC合金層厚度太厚，使板子的保存期大大縮短shelf life;

水平噴錫大大克服以上缺陷，與垂直噴錫相比，主要有以下優點：
① 融錫與裸銅接觸時間較短，2秒鐘左右，IMC厚度薄，保存期較長；
② 沾錫時間短wetting time ,1秒鐘左右；
③ 板子受熱均勻，機械性能保持良好，板翹少；

水平噴錫的工藝流程：

前清洗處理----預熱----助焊劑涂覆---水平噴錫---熱風刀刮錫---冷卻----后清洗處理

1．前清洗處理：
主要是微蝕銅面清洗，微蝕深度一般在0.75—1.0微米，同時將附著的有機污染物除去，使銅面真正的清潔，和融錫有效接觸，而迅速的生成IMC；微蝕的均勻會使銅面有良好的焊錫性；水洗后熱風快速吹干； 杭州PCB|杭州smt

2．預熱及助焊劑涂敷
預熱帶一般是上下約1.2米長或4英尺長的紅外加熱管，板子傳輸速度取決于板子的大小，厚度和其復雜性；‘60mil(1.5mm)板子速度一般在4.6—9.0m/min之間；板面溫度達到130—160度之間進行助焊劑涂敷，雙面涂敷，可以用鹽酸作為活化的助焊劑；預熱放在助焊劑涂布以前可以有效防止預熱段的金屬部分不至于因為滴到助焊劑而生銹或燒壞；

3．沾錫焊錫：融錫槽中含錫量約430公斤左右，為63/37共熔eutectic組成的焊錫合金,溫度維持在260度左右；為避免焊錫與空氣接觸而滋生氧化浮渣，在焊錫爐的融錫便面故意浮有一層乙二醇的油類，該油類應考慮與助焊劑之間的兼容性compatible；板子通過傳輸輪滾動傳輸速度約9.1m/min,在錫爐區有三排上下滾輪，停留時間僅約2秒；前后兩組滾輪之間的跨度為6英寸，滾輪長度為24英寸以上，故可以處理的板面上限為24英寸；上下風刀勁吹，上下風刀之間的間距為15—30mil，風刀與垂直方向的月呈2—5度傾斜有利于吹去孔內的錫及板面的錫堆；

4．熱風壓力設定的相關因素：板子厚度，焊盤的間距，焊盤的外形，沾錫的厚度（垂直噴錫中為了防止風刀與已變形的板面發生刮傷，風刀與板面之間的距離相當寬，故容易造成焊盤錫面的不平），

5．冷卻與后清洗處理：先用冷風在約1.8米的氣床上由下向上吹，而將板面浮起，下表面先冷卻，繼續在約1.2米轉輪承載區用冷風從上至下吹；清潔處理除去助焊劑殘渣同時也不會帶來太大的熱震蕩thermal shock

6．水平噴錫的厚度分為三種：
2.54mm(100mil),5.08mm(200mil),7.62mm(300mil),可以通過微切片測定錫厚：細拋光后用微蝕方法找出銅錫合金之間的IMC厚度，微蝕藥水的簡單配制：雙氧水與氨水1：3的體積比微蝕10—15秒鐘；界面合金的厚度一次噴錫一般在6微英寸，2次在1.8個微英寸左右；噴錫厚度可以用x-ray熒光測厚儀測定；板子的平坦度flatness主要是板彎（bow板子長方向的翹起）和板翹（twist，板子對角線方向的翹起）；板子的尺寸變化

7．噴錫厚度與風刀的關系：焊盤上能夠保留的錫厚受兩種作用力因素影響：a.表面張力surface tension決定后平衡后的著錫厚度，焊盤的面積大時，其固化后著錫的厚度也較高b.風刀的壓力;風刀壓力大，后著錫的厚度也會降低，外形較小的焊盤其表面張力通常比較大，可耐得住熱風刀的推刮，故可以留下較厚的焊錫；外形較大的焊盤，表面張力較小，熱風刀會刮去較多的錫，僅在焊盤末端留下較小的錫冠cresb;

8．通孔壁上的錫厚：孔壁上由內層平環引出或延伸者，會造成一座散熱座heat sink效應，使噴上的融錫比較容易冷卻固化，固錫層較厚.一般無孔內平環的鍍通孔內孔內所能保持的錫厚與通孔的縱橫比似乎并無明顯的關聯；孔拐角處錫厚約0.75微米30微英寸左右，從孔兩端轉拐角到孔中心，錫厚漸增；孔徑的縮減量約為18—30微米，以孔中央縮小得為顯著，該處沾錫層厚；

9．IMC,Flatness,及板子尺寸變化：IMC一次噴錫的厚度為6微英寸，這三個數據是檢驗水平噴錫溫度曲線合適與否的佳工具，三者的變化量均與溫度有關，良好的IMC即eta phase的Cu6Sn5，焊錫性能良好，惡性的epsolon phase的Cu3Sn,良好的前處理有利于良好的合金層生成；惡性的epsolon phase的Cu3Sn,與噴錫時間，噴錫厚度多少正相關；
板子的平坦度主要受以下因素影響：a.板厚的不同與層次的安排的對稱與否，b.導體線路在板面分布是否均勻；c.班從空氣中吸收水分的多少；噴錫前板子在100度下烘烤3個小時，尺寸穩定性良好，烘烤可以驅除半內的各種揮發份volatiles；噴錫前要烘烤，老化板裝配前也要烘烤，以減少通孔出氣會吹孔blow hole的產生;

10．水平與垂直IMC厚度的比較
項目水平噴錫    垂直噴錫
一次 6---8微英寸 12．6—17.7微英寸
微米 0．32---0.447 0．152—0.27