PCB 各種不同可焊表面及無鉛制程在裝配上之研討

PAGEPAGE4PCB各種不同可焊表面及無鉛制程在裝配上之研討目前PCB各種常用的可焊表面處理分別為保焊劑(OSP)--OrganicSolderabilityPreservatives噴錫(HASL)HotAirSolderLevelling浸銀(ImmersionSilverAg)浸錫(ImmersionTinSn)化鎳浸金(ElectrolessNickelImmersionGold,ENIG)2004年因噴錫板已突破設(shè)備、材料(Sn-Cu-Ni)的瓶頸,并成功量產(chǎn),故噴錫已成PCB無鉛表面處理的首選(目前Sn63/Pb37多層板噴錫市場占有率為90%以上)各種常用可焊表面處理焊接BGA后(約美金100cent銅幣大小的BGA圖一)經(jīng)拉力試驗所得知強度比較表處理Finish拉力Min?bs拉力Avg?bs拉力Max?bs落差?bs保焊劑OSP38439540420噴錫HASL37639641034浸銀Ag37338940128浸錫Sn35038240454化鎳浸金ENIG267375403136上表摘自PCFAB上的資料<圖一>(3)各種表面處理之優(yōu)點及缺點比較處理優(yōu)點缺點保焊劑O.S.P.焊錫性特佳是各種表面處理焊錫強度的指標(biāo)(benchmark)對過期板子可重新Recoating一次平整度佳,適合SMT裝配作業(yè)可作無鉛制程打開包裝袋后須在24小時內(nèi)焊接完畢,以免焊錫性不良在作業(yè)時必須戴防靜電手套以防止板子被污染IRReflow的peaktemp為220℃對于無鉛錫膏peaktemp要達(dá)到240℃時第二面作業(yè)時之焊錫性能否維持目前被打問號〝?〞,但喜的是目前耐高溫的O.S.P已經(jīng)出爐,有待進一步澄清.因OSP有絕緣特性,因此testingpad一定有加印錫膏作業(yè)以利測試順利.在有孔的testingpad更應(yīng)在鋼板stencil用特殊的開法讓錫膏過完IR后,只在pad及孔壁邊上而不蓋孔,以減少測試誤判.無法使用ICT測試,因ICT測試會破壞OSP表面保護層而造成焊盤氧化.噴錫板HASL與OSP一樣其焊錫性也是特性,也同樣是各種表面處理焊錫強度指標(biāo)(Benchmark)由于錫鉛板測試點與探針接觸良好?測試比較順利目前制程與QC手法無須改變由于噴錫多層板在有鉛制程中占90%以上,而且技術(shù)較成熟,而無鉛噴錫目前與有鉛噴錫的差異僅是噴錫設(shè)備的改良及材料(63/37改Sn-Cu-Ni)更換,故無鉛噴錫仍是無制程的首選.平整度差findpitch,SMT裝配時容易發(fā)生錫量不致性,容易造成短路或焊錫因錫量不足造成焊接不良情形.噴錫板在PCB制程時容易造成錫球(SolderBall)使得S.M.T裝配時發(fā)生短路現(xiàn)象發(fā)生.浸銀Ag平整度佳適合S.M.T裝配作業(yè)適合無鉛制程未來無鉛制程之王座后選板焊錫強度不如OSP或HASL.基本上不得Baking,如育Baking必須在110℃,1小時以內(nèi)完成,以免影響焊錫性在空氣中怕氧化更怕氯化及硫化,因此存放及作業(yè)場所絕對不能有酸,氯或硫化物,因此作業(yè)時希望能比照O.S.P.在打開包裝后24小時焊接完畢(最長也須在3天內(nèi)完成)以避免因水氣問題要Baking時又被上述條件限制而進退兩難.包裝材料不得含酸及硫化物.處理優(yōu)點缺點浸錫(a)平整度佳適合SMT裝配作業(yè)(b)可作無鉛制程(a)焊錫強度比浸銀還差(b)本為無鉛制程明天之星,但因儲存時及過完IRReflow后IMC(Intermetalliccompound)容易長厚.而造成焊錫性不良.(c)基本上不得Baking,如育Baking必須在110℃,1小時以內(nèi)完成,以免影響焊錫性(d)希望能比照O.S.P.在打開包裝后24小時焊接完畢(最長也須在3天內(nèi)完成)以避免因水氣問題要Baking時又被上述條件限制而進退兩難.化鎳浸金ENIG平整度佳適合SMT裝配作業(yè)由因金導(dǎo)電性特性對于板周圍須要良好的接觸或?qū)τ诎存I用的產(chǎn)品如手機類仍是最佳的選擇可作無鉛制程焊錫強度最差容易造成BGA處焊接后之裂痕,其原因為先天焊錫強度很差,裝配線操作空間小,也可能是PCB板本身上鎳容易氧化,操作空間同樣很小,因此PCBA及PCB間常為此問題爭議不斷化鎳浸金加保焊劑ENIG+O.S.P此為改良型的化鎳浸金作法,其目的是保存在要導(dǎo)電接觸區(qū)或按鍵區(qū)保留化鎳浸金.但將要焊接的地方或重要焊接地方如BGA處改為O.S.P.作業(yè).如此一來即可保留化鎳浸金的最佳導(dǎo)電又可保持O.S.P.的最佳焊錫強度,目前手機板大部份用此方式作業(yè)平整度佳適合作SMT裝配作業(yè)(e)適合無鉛制程(a)其缺點與保焊劑O.S.P相同(b)由于是兩種表面處理PCB作業(yè)及流程繁多.制程也復(fù)雜,成本增加,價錢較貴在所難免一般含鉛制程及無鉛制程IRReflow比較圖:Leadfreereflow(SnCuNi)兩者比較得知無鉛IRReflow的Peaktemp比含鉛多了約240℃-225℃=15℃PeakTEMP的時間多了20-5=5Sec多了四倍Preheat也多了約(150~180℃)-(140~170℃)=10℃為避免裝配時減少IRReflow對Zaxisexpansion的沖擊,造成孔壁破拉裂,建議凡板厚超越70mil(1.8m/m)或12層板以上用無鉛制程者一律采用