無鉛PCB焊盤涂鍍層的選擇
發布時間:2014/4/29 20:16:49 訪問次數:623
無鉛焊接要求PCB焊盤表面鍍層材料也無鉛化。 LF10WBRB-12P(02)目前主要是用非鉛金屬或無鉛焊料合金取代Pb-Sn熱風整平(HASL)、化學鍍鎳/金(ENIC)、化學鍍鎳/鈀/金(ENEPIG)、Cu表面涂覆OSP、浸銀(I-Ag)和浸錫(I-Sn)。
選擇無鉛PCB焊盤涂鍍層必須考慮焊料、工藝與PCB焊盤涂鍍層的相容性。
1.PCB焊盤涂鍍層與焊料的相容性
不同金屬鍍層與焊料合金焊接后在界面形成的化合物是不一樣的,因此它們之間的連接強度也不同。例如,Sn與Ni的界面合金Ni3SI14的連接強度最穩定,因此一般高可靠性產品選擇ENIG
( Ni/Au)或化學鍍鎳/鈀/金(ENEPIG);又如采用與無鉛焊料相同的合金熱風整平(HASL),其相容性最好。
2.PCB焊盤涂鍍層與工藝的相容性
(1)無鉛焊料合金熱風整平(HASL)
目前,無鉛焊料合金熱風整平的焊料主要有Sn-Cu-Ni+Ge(鍺)或Sn-Cu-Ni+Co(鈷)兩種。其中Sn-Cu-Ni+Ge(鍺)的成分為Sn、0.7% Cu、0.05% Ni和名義含量65×10-6的Ge。鍺不但
可以阻止氧化物的生長,而且能夠阻止PCB焊盤鍍層表面在HASL過程和隨后的再流焊和波峰焊過程中焊點變黃和失去光澤。外,鍺還能抑制無鉛波峰焊中熔渣的形成。
無鉛焊料合金熱風整平與Pb-Sn焊料HASL -樣,由于鍍層的厚度和焊盤的平整度(圓頂形)很難控制,因此不能用于窄間距、高密度組裝中,可應用于一般密度的無鉛產品雙面再流焊,以及消費類電子產品昀波峰焊工藝。
無鉛HASL工藝中最大的麻煩,是設備使用過程中錫槽的沉銅堵塞問題。
HASL工藝的典型工作溫度范圍為265~275℃,這個溫度范圍可以用于幾乎所有實際生產的層壓板。在這個溫度下,即使是CEM1,也沒有分層劣化的問題。但是,實際工藝溫度隨著錫槽中銅成分升高而提高。當銅成分比最優值1.2%高出0.3%時,那么焊接溫度必須提高到285℃,這是層壓板不能承受的。雖然可以加入不含銅的焊料合金,降低錫槽中銅的含量,但黝艮難控制比例。
另外還可以采用所謂的“凍干”方法。在錫鉛共晶焊料( 63Sn-37Pb)溫度降至大約190℃時(約比183℃熔點溫度高7℃),熔解中的錫銅金屬間化合物( Cri6Sn5)會“凍干”。在高密度含鉛焊料中,Cu6Sn5會漂浮在熔融焊料的表面,可以使用漏勺撇出。但是,在無鉛焊料中,Ct16SIl5的密度比無鉛焊料大,CLJ6Sn5會沉在錫槽的底部。有機構介紹把溫度降低到大約235℃(約比熔點溫
度高8℃),錫槽停工至少兩個小時,最好是一整夜,這時,大部分合金仍處于熔化狀態,可以設計專用工具,從錫槽的底部撈出沉淀的Cr16Sn5,但是難度還是很大的。
無鉛焊接要求PCB焊盤表面鍍層材料也無鉛化。 LF10WBRB-12P(02)目前主要是用非鉛金屬或無鉛焊料合金取代Pb-Sn熱風整平(HASL)、化學鍍鎳/金(ENIC)、化學鍍鎳/鈀/金(ENEPIG)、Cu表面涂覆OSP、浸銀(I-Ag)和浸錫(I-Sn)。
選擇無鉛PCB焊盤涂鍍層必須考慮焊料、工藝與PCB焊盤涂鍍層的相容性。
1.PCB焊盤涂鍍層與焊料的相容性
不同金屬鍍層與焊料合金焊接后在界面形成的化合物是不一樣的,因此它們之間的連接強度也不同。例如,Sn與Ni的界面合金Ni3SI14的連接強度最穩定,因此一般高可靠性產品選擇ENIG
( Ni/Au)或化學鍍鎳/鈀/金(ENEPIG);又如采用與無鉛焊料相同的合金熱風整平(HASL),其相容性最好。
2.PCB焊盤涂鍍層與工藝的相容性
(1)無鉛焊料合金熱風整平(HASL)
目前,無鉛焊料合金熱風整平的焊料主要有Sn-Cu-Ni+Ge(鍺)或Sn-Cu-Ni+Co(鈷)兩種。其中Sn-Cu-Ni+Ge(鍺)的成分為Sn、0.7% Cu、0.05% Ni和名義含量65×10-6的Ge。鍺不但
可以阻止氧化物的生長,而且能夠阻止PCB焊盤鍍層表面在HASL過程和隨后的再流焊和波峰焊過程中焊點變黃和失去光澤。外,鍺還能抑制無鉛波峰焊中熔渣的形成。
無鉛焊料合金熱風整平與Pb-Sn焊料HASL -樣,由于鍍層的厚度和焊盤的平整度(圓頂形)很難控制,因此不能用于窄間距、高密度組裝中,可應用于一般密度的無鉛產品雙面再流焊,以及消費類電子產品昀波峰焊工藝。
無鉛HASL工藝中最大的麻煩,是設備使用過程中錫槽的沉銅堵塞問題。
HASL工藝的典型工作溫度范圍為265~275℃,這個溫度范圍可以用于幾乎所有實際生產的層壓板。在這個溫度下,即使是CEM1,也沒有分層劣化的問題。但是,實際工藝溫度隨著錫槽中銅成分升高而提高。當銅成分比最優值1.2%高出0.3%時,那么焊接溫度必須提高到285℃,這是層壓板不能承受的。雖然可以加入不含銅的焊料合金,降低錫槽中銅的含量,但黝艮難控制比例。
另外還可以采用所謂的“凍干”方法。在錫鉛共晶焊料( 63Sn-37Pb)溫度降至大約190℃時(約比183℃熔點溫度高7℃),熔解中的錫銅金屬間化合物( Cri6Sn5)會“凍干”。在高密度含鉛焊料中,Cu6Sn5會漂浮在熔融焊料的表面,可以使用漏勺撇出。但是,在無鉛焊料中,Ct16SIl5的密度比無鉛焊料大,CLJ6Sn5會沉在錫槽的底部。有機構介紹把溫度降低到大約235℃(約比熔點溫
度高8℃),錫槽停工至少兩個小時,最好是一整夜,這時,大部分合金仍處于熔化狀態,可以設計專用工具,從錫槽的底部撈出沉淀的Cr16Sn5,但是難度還是很大的。
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