SMT印制板与无铅焊接.ppt

电镀锡的镀层较厚，可以多次焊接，但是纯锡镀层在较低温度容易产生锡疫和枝晶，易造成小间距相邻导线之间短路或绝缘下降。不含铅的锡合金电镀（Sn-Ce、Sn-Ni或Sn-Bi）可以减少枝晶的生成,并具有良好的可焊性、可多次焊接，锡合金镀层也可以作为印制板蚀刻时的抗腐蚀层，是目前深入研究的课题。 4.2.5. 浸银（I-Ag）： 浸银是利用银与铜的标准电极电位不同，铜在含银离子的溶液中被置换，在印制板的铜表面上形成银镀层，但铜表面完全被覆盖后化学反应也停止，所以镀层也很薄，一般只有0.025～0.05μm，如果选择适当的镀液，控制好浸银的时间，镀层厚度可以达到0.1～0.3μm。银在焊接时能很快溶解于焊料中形成焊料合金，具有良好的可焊性，镀层平整与器件的共平面性好，银的导电率高、接触电阻低，线连接（压焊）性好，耐氧化性比铜、镍好,可以经受多次焊接。 长期以来人们关心的银迁移问题，经Motorola等公司的多年实验和调查，表明浸银的表面镀层在表面绝缘电阻（SIR）和电迁移（EM）测试中均表现出良好的性能。所以，近年来在SMT印制板的无铅镀层的应用中，浸银镀层发展最快。 但是，当银镀层过薄，长时间在高温下，底层的铜迁移至表面被氧化后可焊性下降；在污染的大气中（含CL 2、SO2、NO2时）易变色，严重时也影响焊接。采用浸银工艺，如果生产中尽量保证浸银层的厚度，注意储存环境并采取防变色措施是保证浸银镀层质量的关键。 浸银工艺最大的缺陷是对宽度极细的导（≤0.08mm），由于银与铜的电位差和机械应力差，会导致浸银后在导线与孔或焊盘的连接处容易出现断裂现象。所以在采用浸银镀层时，应注意适用于线宽≥0.1mm的导线。 此外还有化学钯/镍等也可以用作SMT印制板的无铅镀层，但目前使用的不多。 4.3.各种涂镀层的性能比较 从以上分析可以看出不同的涂镀层都有各自的优缺点，在选用时必须根据产品的使用要求和产品的成本及将要采用的焊接工艺，选择合适的涂镀层。 焊接时应根据涂镀层的特性，采用合适的焊接工艺，不然即使再好的涂镀层也难于保证焊接出好的焊点。各种涂镀层的性能比较见表4－1 表4－1 涂镀层的性能比较 序号 涂镀层种类 优点 缺点 1 O S P/Cu 成本低、平面性好 涂覆质量难于进行外观检查，多次焊接后可焊性下降 2 无铅焊料HASL 可焊性较好、成本较高 平面性差，熔点高、润湿性不如有铅焊料，不适于高密度SMT板 3 ENIG （化学镀镍金） 可焊性、平面性好，线连接性好、接触电阻低能，多次焊接 成本较高、储存期短，镀层工艺复杂，容易产生“黑盘” 4 电镀Au/Ni 可焊性、平面性好，耐氧化，线连接性好、接触电阻低，能多次焊接 工艺复杂、成本高，厚镀层易产生金脆不适于锡焊，薄镀层可以焊接 5 I-Sn 新板可焊性好、镀层平整、 成本较低镀层薄、多次焊接可焊性下降 6 I-Ag 新板可好性好、镀层平整，接触电阻较低,可多次焊接，能键合连接 成本较高，在有污染的大气中储存期短、易变色可焊性下降 以上镀、涂层的成本比较排序如下： 电镀Ni/Au ENIG I-Ag I-Sn HASL OSP/ Cu 从焊料对镀、涂层的润湿性比较排序如下： I-Ag Ni/Au和 HASL I-Sn OSP/Cu 但是从有的企业实际经验和使用的工艺得到可焊性比较排序是： Ni/Au HASL OSP/Cu I-Sn I-Ag 这是因为在印制板储存或焊接的条件下镀、涂层的抗氧化的能力不同，造成的可焊性的变化，金的耐氧化性最强，银与其他镀层相比耐氧化和耐大气污染的能力相对差一些，所以才出现以上可焊性的排序。可见焊接前保护涂镀层的可焊性十分重要。所以焊接前要清洗并及时焊接。 其实新鲜的各种涂、镀层可焊性都是比较好的，这就告诉我们对上述镀层的印制板焊接前的储存时间尽量要短，焊接的工艺和条件应有防氧化的措施，其焊接的效果会更好，目前有许多再流焊设备都设有氮气保护措施，就是要防止焊接的高温下金属镀层的氧化。如果不注意焊接前的储存时间和环境条件，即使镀金层也会因为当金层薄、孔隙率大时，长时间储存也会造成底层的镍被氧化，使可焊性下降。 5、印制板无铅表面涂镀层的发展趋势 印制板表面的涂镀层是实现无铅化焊接的基础，也是影响无铅焊接质量的重要因素。 以上介绍的几种涂镀层是适合于不同场合和不同焊接工艺要求的涂镀层，面对不同电子产品的各种不同的功能要求，不可能只有一种单一的表面涂镀层能够满足所有电子产品和焊接方式的要求。 但是开发一些性能优良、加工工艺简单、成本低廉、对环境无害的、并尽量与