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增加PCBA焊錫結(jié)合力的方法一:表面處理改用銅基地

發(fā)布時(shí)間 :2018-03-21 10:41 閱讀 : 來(lái)源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCBA加工部
延續(xù)前面文章的話題,焊錫破裂是因?yàn)椤緫?yīng)力(stress) > 結(jié)合力(bonding-force)】,那只要增加結(jié)合力對(duì)抗應(yīng)力就可以解決錫裂問(wèn)題了吧!
那有沒(méi)有辦法可以增加PCBA的結(jié)合力呢?
 
當(dāng)然有,就看你愿意花多少錢(qián)來(lái)解決?想增加PCBA的結(jié)合力,有幾個(gè)面向可以思考,比如很多RD最?lèi)?ài)要求的「增加焊錫性」,或是花錢(qián)提高FR4板材抗彎曲的規(guī)格…等,但是每個(gè)面向都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn),否則焊錫破裂及零件掉落問(wèn)題就不會(huì)一直困擾著電子業(yè)了。
增加PCBA焊錫結(jié)合力的方法:表面處理改用銅基地
 
下面深圳宏力捷將分別說(shuō)明這些增加PCBA結(jié)合力的方法的優(yōu)缺點(diǎn)及注意事項(xiàng):
一、PCB表面處理改用「銅」基地
不同的PCB表面處理與錫膏焊接后會(huì)形成不同的焊錫IMC成份,而不同的IMC成份則會(huì)產(chǎn)生不同的焊接強(qiáng)度,因?yàn)殄a膏的主要成份為「錫」,而以目前業(yè)界量產(chǎn)的PCB表面處理來(lái)看,基本上可以分成「銅」基地與「鎳」基地兩種。
 
ENIG(化鎳浸金)為「鎳」基地的代表,其焊錫后會(huì)與「錫」結(jié)合形成Ni3Sn4的IMC介金屬共化物,而OSP、HASL、ImSn皆為「銅」基地,焊錫后會(huì)與「錫」結(jié)合形成Cu6Sn5的IMC
 
基本上Cu6Sn5的結(jié)合力比Ni3Sn4來(lái)得強(qiáng),也就是說(shuō),銅基地與錫膏所形成IMC的強(qiáng)度基本上比鎳基地來(lái)得強(qiáng),所以深圳宏力捷才說(shuō)將PCB的表面處理改用銅基地制程以增加焊錫強(qiáng)度,但是銅基地的IMC使用一段時(shí)間后會(huì)慢慢轉(zhuǎn)變成劣性IMC的Cu3Sn,其焊錫強(qiáng)度會(huì)相對(duì)變脆變?nèi)酰皇瞧滢D(zhuǎn)變時(shí)間可能是好幾年以后的事。另外,所有的IMC層皆會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸變厚,高溫則會(huì)促進(jìn)IMC長(zhǎng)成的速率。
 
前面說(shuō)過(guò)IMC變厚以后強(qiáng)度會(huì)變差,但這也是好幾年以后的事,只有特別要求長(zhǎng)時(shí)間使用期限與軍規(guī)才需要特別在意IMC轉(zhuǎn)變與變厚的問(wèn)題。
 
另外還有一種浸銀的板子(ImAg),當(dāng)初無(wú)鉛制程一開(kāi)始執(zhí)行的時(shí)候有人用過(guò),后來(lái)因?yàn)槠焚|(zhì)問(wèn)題太多,還要特別留意避免「硫」與「硫化物」污染的問(wèn)題,現(xiàn)在已經(jīng)非常少人使用,所以不在此討論~
 
而ENIG表面處理的板子另外還有一個(gè)潛在性的風(fēng)險(xiǎn),就是黑鎳或黑墊(black pad)的問(wèn)題,它如果發(fā)生的話會(huì)嚴(yán)重影響焊錫品質(zhì),詳細(xì)請(qǐng)參考【ENIG表面處理PCB焊墊的兩大潛在問(wèn)題(黑鎳與富磷層)及預(yù)防措施】一文。
 
所以,如果你們公司用的剛好是ENIG表面處理的板子,就看看是否可以考慮改用OSP(有機(jī)保護(hù)膜)或HASL(噴錫)或ImSn(化錫)表面處理的板子吧!只是不同表面處理(finished)的板子,其保存期限各不相同,有些表面處理的板子甚至還得嚴(yán)格要求板子過(guò)第一次及第二次回焊爐的時(shí)間,而且第一、二面過(guò)回焊爐的焊錫效果也可能不同,還有PCB開(kāi)封后的多久一定要進(jìn)回焊爐的使用條件也都不一樣,選用時(shí)需特別注意。詳細(xì)可以參考【整理幾種常見(jiàn)PCB表面處理的優(yōu)缺點(diǎn)】一文。
 
其實(shí),就深圳宏力捷的了解,并不是所有公司都可以轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)使用「銅」基地的板子,必須依照各自產(chǎn)業(yè)特性加以考慮。以深圳宏力捷的公司為例,因?yàn)楫a(chǎn)品的生命周期長(zhǎng),單一產(chǎn)品的訂單不大,預(yù)估量(forecast)又非常的不準(zhǔn),經(jīng)常下單后又取消或修改,而PCB的交期一般都要6~8天的時(shí)間,板廠開(kāi)工了,訂單突然改變,所以幾乎每次PCB廠交進(jìn)來(lái)的板子SMT都無(wú)法一次完全吃完,于是像EING這種可以擁有較長(zhǎng)空板的保存期限,且重復(fù)烘烤去濕后還可以保持一定焊接能力的板子就成了我們公司的首選。
 
我們完全不敢使用OSP之類(lèi)的板子,之前有一次為了加強(qiáng)BGA的焊接能力有RD特地使用了「選擇性O(shè)SP」的板子,只有在BGA的地方用OSP其他的地方則用ENIG,到頭來(lái)報(bào)廢了一大堆板子,之后都乖乖的又改回ENIG。


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