PCB表面处理技术PPT.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2,*,PCB,表面处理技术,CPCA,梁志立,2010.08,1,2,目 次,SMT,装配对,PCB,表面涂覆的要求,PCB,无铅化,PCB,表面处理方式,3.1,、无,铅热风整平,3.2,、,OSP,3.3,、化学,锡,3.4,、化学,银,3.5,、电,镀镍金,3.6,、化,镍金,3.7,、小结,六种表面涂覆层主要特征比较,1,2,2024/11/22 周五,1.0,、,SMT,装配对,PCB,表面涂覆的基本要求,符合法律法规要求。（,ROHS,中国,ROHS,）,可焊性：耐热，焊接温度，润湿，,保存期。,保护性：防氧化,能力。,可靠性：焊点的内应力，缺陷，,寿命。,成本：材料，设备，人力，废水处理，,成品率。,适用,范围,：同阻焊剂兼容，适合,PCB,品种（例如刚一,挠板），,无,Pb,。,环保：易处理，无烟雾，污染,性。,2,3,2024/11/22 周五,2.0,、,PCB,无铅化,（,1,）、,ROHS,禁令：,禁,6,种物质：,Pb,Hg,Cr,6+,(,六价铬,),，,PBB,（多溴联苯），,PBDE,（多溴联苯乙醚）。,其中,一种就是铅。,（,2,）、铅,的毒性：,智力,下降，,失眠，恶梦,，无力，腹胀痛，,头痛，食欲不振,。,典型,有害影响：贫血，中枢神经系统紊乱。,（,3,）、何,为无铅？,物质,含量中的,Pb1000ppm,，即,0.1,，为无,铅。,只要,不是故意在焊料中加铅,就应是,无铅。,（,4,）、,PCB,厂向客户证明生产的,PCB,为无铅，应包含的,内容。,所用的板材,符合,ROHS,。,3,4,2024/11/22 周五,阻,焊油墨符合,ROHS,。,表面,涂覆无铅。替代：沉,Ni/Au,，沉,Ag,，沉,Sn,，,OSP,，,无铅热风,整平（喷锡）。,生产,的,PCB,经检测,符合,ROHS,。,（,5,）、旧,有的表面处理,方式。,热风,整平铅锡：,Pb,：,Sn=37:63,，其熔点最低,183,；常用,焊料,Pb,：,Sn=40:60,，,熔,融,温度,190,。,热,熔铅锡：线路和焊盘及孔内镀铅锡（,Pb,：,Sn=40,：,60,），,然后在甘油,浴中,热,熔，线路侧面也得到保护，不露铜，不少军品至今仍使用,。,图形,镀,Ni/Au,。板子在图形线路上镀,Ni/Au,，镍金作抗蚀层。蚀刻,图形后，,线路、孔、焊盘,覆盖,Ni/Au,。但图形,线路和板边上,镀金浪费，在金面上印阻焊剂附着力难以保证。目前使用的产品已不多。,（,6,）、无,铅焊料的,配方。,4,5,2024/11/22 周五,美国,熔焊：,95.9 Sn-3.9 Ag-0.6Cu,波,焊：,99.3 Sn-0.7 Cu,欧盟,：,95.5 Sn-3.8 Ag-0.7 Cu,日本,：,96.5 Sn-3.0 Ag-0.5 Cu,，即,305,配方（,3.0,银，,0.5,铜，其余,为,锡，称之为,305,）,。,上述,配方，共熔点是,217,。比传统的铅锡合金,183,熔点提高了,34,。,无,铅喷锡工艺，温度为,265-270,。有时候，板子喷得不平整，不合格，,返 工,1-2,次，引起板子分层起泡，或阻焊剂起泡，板子报废。,据说，目前用得最,广泛的是,305,焊料配方,。,SMT,装配时用,305,，,PCB,厂喷锡往往不使用,305,焊料。,“,这,是一,筐烂苹果中,找到的一,个好苹果,”,学者这样评说。,在,PCB,厂作无铅喷锡，基于,305,焊料在使用过程,中，,Cu,含量不断,升高污染锡缸，引起,SMT,装配时，锡面流动性差，散锡性不理想。在,PCB,厂作无铅喷锡，较多的使用是这样的焊料：,SCN,或,SN100C,，其焊料,成份是：,Sn-0.7Cu-0.05Ni,（或锗,Ge,替代,Ni,，,0.05,Ge,）。（,Ni,含量为,0.02-0.05,）。,在,Sn-0.7 Cu-0.05 Ni,的焊料配方中，镍的存在减缓了铜在界面金属化合物（,IMC,）的扩散速度。锗,Ge,的存在，目的是形成一层保护性的氧化膜,。,当熔融焊料中,Cu,含量,3%,，涂覆的焊料层会发生粗糙，脆裂等问题。,5,6,2024/11/22 周五,3.0 PCB,表面处理方式,3.1,无铅喷锡,流程：微蚀,-,水洗,-,涂耐高温助焊剂,-,喷锡,-,水洗。（有的厂在微蚀前先预热板子,）。,过程：,PCB,喷锡时，浸在熔融的无铅焊料中（约,270,），快速提起,PCB,，热风刀（温度,265-270,）从板子的前后吹平液态焊料，使铜面上的弯月形焊料变平，并防止焊料桥搭。,设备：水平式，垂直,式无,铅热平整平机。（水平式得到的镀层均匀些，自动化生产,）。,物料：无铅焊料，,如,SnCuNi,，,SnCuCo,SnCuGe,或,305,焊料。耐高温助焊剂。,要求：焊盘,表,面,2-5,微米，孔内应小于,25,微米（也有放宽到,38,微米）。,特点：涂覆层不够平坦，主要适用于宽线，大焊盘板子，,HDI,板通常不采用。对覆铜板耐热性要求高。喷锡制程比较脏，有异味，高温下操作，危险。其使用受到,一定的限制,。,6,7,2024/11/22 周五,3.2,OSP,（有机可焊性保护剂）,又称为,preflux,（耐热预焊剂），是早期松香型助焊剂的延续和发展。,流程：除油,-,微蚀,-,酸洗,-,纯水洗,-OSP-,清洗,-,吹干。,五代产品：咪唑（或苯并三氮唑）类；烷基,咪唑类；,苯,并,咪,唑类,；,烷基苯并咪唑类。烷基苯基咪唑类。,第,4,代：目前使用,最多的,是,烷基苯并,咪唑，热分解温度,250-270,，,适用于,无铅焊接温度（,250-270,）下多次回流焊接温度。,第,5,代,:,烷基,-,苯基,-,咪唑类,HT-OSP,。分解温度为,354,，具有好的,热稳定性,，在焊接界面上不容易形成微气泡，微空洞，提高了焊接结合力。,原理：在铜表面上形成一层有机膜，牢固地保护着新鲜铜表面，并在高温下也能防氧化和污染。,OSP,厚度,0.1-0.2,微米，或,0.2-0.5,微米,。,特点：工艺简单，成本低廉，既可用在低技术含量的,PCB,上，也可用在高密度芯片封装基板上。是最有前途的表面涂覆工艺,。（,争议点：装配时分不清颜色，,OSP,同铜色泽相仿，划伤板子，影响,焊接，,OSP,储存期,约,6,个,月）。,目前，,OSP,可经,受热应力（,288,，,10s,）三次，不氧化，不变色。,7,8,2024/11/22 周五,3.3,化学锡,流程：除油,-,微蚀,-,酸洗,-,纯水洗,-,沉锡,-,清洗。,特点：由于目前,所有焊料都是,以锡为主体的，所以锡层能与任何种类 焊料相兼容。从这个角度看，沉,锡在,PCB,表面,涂覆几个品种比较中有,很好的发展前景。,厚度：,1.0,0.2,微米。,问题：经不起多次焊接，一次焊接后形成的界面化合物会变成,不可,焊表面。,会产生锡须，影响可靠性。,沉锡液易攻击阻焊膜，使膜溶解变色，对铜层产生倒,蚀。,沉锡温度高，,60,，,1,微米锡层需,沉十分钟,。,改良：在沉锡液中加入有机添加剂，使锡层结构呈颗粒状，克服了锡,须，锡迁移问题，,热稳定性亦好,。,使用：有的客户指定，用沉锡镀层，比无铅喷锡层平坦。,通信母板适用。,沉,锡后板子应存放在良好的房间中，在存贮有效期内使用。,8,9,2024/11/22 周五,3.4,化学银,流程：除油（脱脂）,-,微蚀,-,酸洗,-,纯水洗,-,沉银,-,清洗。,特点：工艺简单，快捷，成本不,高。,沉,Ag,液,含一些有机物，防银层变色，银,迁移。,镀层厚度,0.1-0.5,微米（通常,0.1-0.2,微米）焊接,性能优良。,银层在组装时具有好的可检查,性（,银白色,）。,问题,：,浸,Ag,生产线,上全线用水为纯水。防银层变黄发黑。,（,自来水中有氯离子，,Ag+Cl AgCl,，生成白色,沉淀）,银,与空气中的硫易结合，形成硫化银，黄色或黑色。,所有,操作，贮存，包装，,均需戴,无硫手套，无硫纸包装，贮存环境要,求,高。不容许用普通纸相隔板子，不允许用橡皮圈包板子。,防,银离子迁移，已沉银板子不得存放在潮湿的环境中。在贮存期内,使用,。,参看,CPCA,标准,“,印刷,板的包装,、,运输和保管,”,（,CPCA 1201-2009,）。,应用：客户指定。在高频信号中，沉,Ag,板电性能良好。欧美不少用户要求,作,沉,Ag,板。,9,10,2024/11/22 周五,3.5,电镀镍金,流程：除油,-,微蚀,-,酸洗,-,纯水洗,-,镀镍,-,纯水洗,-,镀金,-,回收金,-,水洗,镀层类型：,镀硬金。,用在：,PCB,插头，按键上。,特点：,耐磨，接触良好，有硬度（,120-190,镍打底，,Ni,层厚度,3-5,微米；金厚度：,0.1,0.25,0.5,0.8,1.0,微米。,金镀层含有钴（,Co,，,0.5,，或,Ni,锑等金属。,镀软金。纯金,24K,金。,用途：焊接用。,特点：,镍打底，,2.5,微米，防止金层向铜层扩散，镍层在焊接时牢固同焊料结合。,镀,Au,层很薄，,0.05-0.1,微米。,特点：,线路上要镀上金，成本高，目前已很少使用。,金面上印阻焊剂，阻焊易脱落。,焊接时金层会变脆。（焊料中金含量,3,时）,10,11,2024/11/22 周五,3.6,化镍金,英文全称：,Electroless Nickel and,Immersion,Gold,。简称,ENIG,。化镍沉金。,3.6.1,流程,：除油（脱脂）,-,微,蚀,-,活化,-,化学镍,-,化学金,-,清洗。,3.6.2,特点：,化学镀,Ni/Au,镀层厚度均匀,，共面,性好，可焊接性好，优良的耐腐蚀性，,耐磨性。,广泛应用于手电、电脑等领域。,镍层厚度,3-5,微米，目的防铜,-,金界面之间互相扩散，保证焊点可靠焊牢。,化学,Ni/Au,已迅速取代电镀,Ni/Au,。,化学镍是工艺关键,，又是最大难点。,化金层通常为,0.05-0.15,微米,。,3.6.3,反应机理：,化镍,：,铜面在,金属钯催化,下，通过溶液中的还原剂和镍离子开始镀镍反应,。,镍本身,是进一步化学镀镍的催化剂，在溶液中的还原剂次磷酸钠的,作用,下,，化学沉镍,过程会不断,继续下去，直至产品在槽液中取出。,磷在沉积过程中同镍共镀到镀层中，化学沉镍，实际是化学沉镍磷,合,金,。,沉金：氧化还原反应。通过镍金,置换反应在,镍面上沉积上金。,11,12,2024/11/22 周五,3.6.4,磷的含量：（占镍磷合金镀层的比例）,低磷：,1-5,。焊锡性，润湿性好。含磷少，会形成颗粒状结构，耐腐蚀性差,，,镀层,易氧化。,中磷：,6-9,。焊锡性，润湿性，耐腐蚀性均好。磷含量控制在中磷范围为好。,高磷：,9-13,。耐腐蚀性好，但焊锡性，,润湿性均一般,。焊接过程容易形成富,磷层,。,高,磷会使,Ni-P,层产生内应力过大而产生脆裂,。,3.6.5,焊接时产生的,IMC,IMC,：,Intermetallic Compound,的缩写。中文：介面,金属间化合物,。,化,Ni,沉,Au,层作无铅焊接时，金层在充足的热量下，会迅速溶入焊锡的主体中，,形成四处,分散的,AuSn4,的介面,金属间化合物,。金溶入的速度比镍要快几万倍（溶速为,117,微英寸,/,秒）。而只有镍和锡在较慢的速度下形成的共晶化合物,Ni3Sn4,而焊牢。所以说，沉,Ni/Au,层在焊接时形成焊接牢固的是,Ni3Sn4,这一层,IMC,（介面,金属间化合物,）。,化,Ni,沉,Au,焊接中,IMC,的厚度一般在,1-3,微米。过厚，过薄的,IMC,层都会,影响到焊接强度。,12,13,2024/11/22 周五,3.6.6,焊接时,焊接的实质是在,镍的表面,进行的。,金,层,是,为了保护新鲜的镍表面不被氧化。金层不应太厚。,在焊接的温度下，很薄的金层会迅速融入焊料中,。,焊接时,，在镍,表面首先形成,Ni3Sn4,的,IMC,结构，是一层,平整针状,的表面。,这,层化合物能够降低焊料与,Ni-P,层之间的反应，成为很好的阻挡层。,但是，熔融的,Sn,易于通过,NiSn,的空隙进入到,Ni3Sn4,界面,，并,形成,Ni3SnP,的界面共晶化合物（,IMC,），引起,Ni3Sn4,破裂，造成可焊性问题,。,3.6.7,化镍金主要缺陷,黑点，黑斑，黑盘。,浅白（色泽不一）。,可焊性差，焊点裂开。,金,脆。,富磷层，导致焊点强度不足，元件会脱落。,13,14,2024/11/22 周五,3.6.8,缺陷原因分析,当镍层厚度小于,2,微米时，或不均匀,的,Ni,层,（表面处理不好），,这时,Ni,表面显得,浅白,。,当,镍、金,面受到了污染，腐蚀时，会产生黑点，,黑盘。,化镍后，,水洗不良,，水质差，或在空气中暴露太久。,沉金反应过度，镍层氧化。,沉金后,水洗不良,。,沉镍金后储存条件差。,当金层太厚，金在焊料中的重量比,0.3,时；或焊接温度不足时，会引起金的,不完,全,扩散,。,这时,的焊接层,IMC,强度不足，脆性增大，这就是金脆。,当富磷层太厚，镀层中,含,P,太,高（,9,），会导致焊点强度不足，元件易脱落,。,太,厚的,IMC,层在一定程度上降低焊点的机械结合强度,。,镍层的含磷量，对镀层的可焊性和腐蚀性至关重要，,P,占,6-9,合适,。,IMC,不能太厚，控制,1-3,微米为宜。,难点，关键点是控制好镍槽。,14,15,2024/11/22 周五,3.6.9,富磷层太厚,原因,沉镍液中磷,含量偏高，化镍过程控制不当。镍镀液寿命,短。通常,4-5MTO,后,，重新开缸,。,（,MTO,金属置换周期）,沉镍后水洗，清洁不良，镍面被,污染、氧,化。被氧化、污染了的镍,不会参与,镍金,之间,的,置换反应，在被沉金层覆盖后表现为富磷,层。,沉金过程金层越厚，置换出的镍越多，镍面受到过度腐蚀，形成的富磷层越厚,。,沉,金不是越厚越好。焊接用金层控制在,0.03-0.08,微米（,1-3,微英寸为佳）。,IMC,太,厚。焊接,过程,中是镍,与锡形成焊接层,IMC,，磷不参与焊接。,所以,在失去镍的部分磷含量则相对富集，,IMC,层越,厚参与,焊接的镍层越多，则,富,磷,层越厚。,IMC,控制,1-3,微米为合适,。,富,磷层中,P,含量为,15-18%,，焊点开裂，焊接强度不足，元件脱落。往往发生在,IMC,与,富,磷层之间,。,15,16,2024/11/22 周五,Ni,P,Cu,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,基材,图,1,、浸金之前的良好镍面结,构,（镍磷均匀的分布）,16,17,2024/11/22 周五,Ni,P,Cu,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,基材,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,图,2,、进入浸金槽时（未进行反应）的镍金状况,（镍金即将与置换反应的形式原子交换）,17,18,2024/11/22 周五,Ni,P,Cu,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,P,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,基材,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,图,3,、浸金反应完成后,（镍金交换位置，镍离子游离于槽液中，金覆盖在原来镍的位置，磷由于不参与置换则镍游走之后磷的比例自然上升。）,18,19,2024/11/22 周五,Ni,P,Cu,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,基材,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,图,4,、,ENIG,完成之后的线路板,19,20,2024/11/22 周五,Ni,P,Cu,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,基材,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,图,5,、印刷完锡膏后之,ENIG,板,20,21,2024/11/22 周五,Ni,P,Cu,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,基材,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,图,6,、焊接过程中金开始融化并扩散到焊料中，锡与镍将形成,IMC,层。,21,22,2024/11/22 周五,Ni,P,Cu,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,Ni,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,P,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,P,Ni,P,Ni,P,P,P,P,P,P,P,P,P,P,基材,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,SIMCnIMCnfcn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Au,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Sn,Ni,Ni,Ni,Ni,IMC,层（厚度以,1-3um,为佳）,图,7,、焊接完成镍与锡形成,IMC,层,（,金完全融解后扩散到,IMC,层中，磷由于部份镍参与形成,IMC,再次富集在镍层与,IMC,层之间。）,22,23,2024/11/22 周五,图,8,、浸金之前良好镍面的,SEM,图片,（为后续良好之化金提供了良好的基础）,镍面,1000,倍,SEM,图片,镍面,5000,倍,SEM,图片,23,24,2024/11/22 周五,图,9,、浸金之前良好镍面的,SEM,图片,（切片后的,SEM,图片）,24,25,2024/11/22 周五,图,10,、浸金之前已出现污染、腐蚀的镍面,SEM,图片,（为得到良好的化金层埋下严重的隐患）,镍面,1000,倍,SEM,图片,镍面,3000,倍,SEM,图片,25,26,2024/11/22 周五,图,11,、浸金之前已出现腐蚀的镍面,（切片后的,SEM,图片）,26,27,2024/11/22 周五,图,12,、浸金反应完成后的良好金面,SEM,图片,（良好之镍面、化金过程中又没有受到过度的攻击和腐蚀则可得到良好之金面）,27,28,2024/11/22 周五,图,13,、浸金反应完成后金面出现局部腐蚀污染的,SEM,图片,（本身已出现污染、腐蚀的镍面或在浸金过程中受到过度的药水攻击必然得不到良好的金层）,28,29,2024/11/22 周五,图,14,、焊接完成后形成的良好,IMC,层、完全无腐蚀和明显富磷层的,SEM,照片,（如此焊接镀层肯定不会有任何的失效问题）,良好之,IMC,层,无腐蚀、富磷层之镍层,29,30,2024/11/22 周五,图,15,、焊接完成后形成的不连续之针状,IMC,层、富磷层明显的,SEM,照片,（但镍层未见明显腐蚀刺入所以在没有受特别外力作用的情况下还不至于造成零件脱落的严重后果）,富磷层,不连续之针状,IMC,层,30,31,2024/11/22 周五,图,16,、焊接完成后形成过厚的,IMC,层和富磷层（并有明显腐蚀刺入现象）的,SEM,照片,（如此焊接层失效的可能性基本无法避免）,IMC,层,富磷层,腐蚀、刺入点,31,32,2024/11/22 周五,图,17,、焊接完成后形成过厚的,IMC,层和富磷层（并有明显腐蚀刺入现象）的失效,SEM,照片,32,33,2024/11/22 周五,3.6.10,如何,保证化,Ni/Au,产品的可靠性。,严格控制化镍工艺参数，确保制程参数稳定。,确保,P,含量,为,6-9%,（中磷）范围内。,严格控制沉金工艺参数，确保制程参数稳定。确保沉金过程镍面不,受到过度,腐蚀。,化镍金板贮存在良好环境中,，使镀层,不受污染，腐蚀。,焊接装量时，管控好焊接温度和参数，确保,IMC,厚度,1-3,微米,金层厚度控制,0.03-0.08,微米（,1-3,微英寸）。,3.7,小结：,目前常见的,PCB,表面处理工艺有：,OSP,，,沉,Ag,，沉,Sn,，,化镍沉金，无铅热风整平，电镀,Ni/Au,。,选用哪一种工艺，与,SMT,装配工艺、最终产品用途、客户习惯与,要求，成本,有关。,最有发展希望与应用前景的表面涂覆：,OSP,沉,Ag,化,Ni,沉,Au,（,ENIG,）,（,说的不一定对，供参考）,也有学者认为：,OSP,Ni/An,沉,Su,33,34,2024/11/22 周五,4.0,六类表面涂覆尽主要特征比较。,表面处理方式,镀层特性,制造成本,厚度,（微米）,保存期,应用比例,无铅,喷锡,镀层不平坦，主要适用于大焊盘、宽线距的板子，不适用于,HDI,板。制程较脏，味难闻，高温。,中高,焊盘上,2-5,孔内,25,1,年,20%,OSP,镀层均一，表面平坦。外观检查困难，不适合多次,reflow,，防划伤。工艺简单，价廉。焊接可靠性好。,最低,0.1-0.5,半年,20-25%,化学,镀金,镀层均一，表面平坦。可焊性号，接触性好，耐腐蚀性好，可协助散热。工艺控制不当，会产生金脆，黑盘，元件焊不牢。,高,Ni 3-5,Au0.03-0.08,1,年,30-35%,化学锡,镀层均一，表面平坦。锡须难管控，耐热性差，易老化，变色。可焊性良好。,低,0.8-1.2,半年,5-10%,化学银,镀层均一，表面平坦。可焊性好，可耐多次组装作业。对环境贮存条件要求高，易变黄变色,中,0.1-0.5,半年,5-10%,镀镍金,镀层不均一，接触性好，耐磨性好，可焊。,浪费金，金面上印阻焊附着力难保证。,最高,Ni3-5,Au0.05,1,年,10%,34,END,（结束）,谢谢！,CPCA,梁,志立,2010.08,打印：黄玉莹,36,2024/11/22 周五,