應(yīng)用環(huán)保型的鍍覆層是發(fā)展的必然

　　環(huán)保型鍍層的應(yīng)用是全球環(huán)保的要求，幾世紀(jì)以來人類由于生存和發(fā)展，生產(chǎn)和使用了大量的破壞大自然的物質(zhì)，這些物質(zhì)都是工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展的結(jié)果，由于人類對(duì)大自然的缺乏認(rèn)識(shí)和了解，使大自然的生態(tài)平衡遭受到極大的破壞，導(dǎo)致全球氣候反常，人類經(jīng)常面臨著困境。隨著人類科學(xué)的進(jìn)步，探究大自然的發(fā)展規(guī)律，逐漸加深對(duì)自然的認(rèn)識(shí)，充分利用高科技手段，針對(duì)大自然的破壞性有計(jì)劃有步驟地改善生態(tài)平衡，使大自然的面貌再現(xiàn)。而工業(yè)中首當(dāng)其沖的就是印制電路工業(yè)中使用的有害物質(zhì)，特別是表面處理工藝中熱風(fēng)整平浸焊料中含有鉛材料。根據(jù)電子產(chǎn)品趨向無含鉛材料的需要，就必須對(duì)現(xiàn)有的含鉛工藝進(jìn)行改革，應(yīng)用環(huán)保型的鍍覆層。從金屬理論分析，最好是使用化學(xué)鍍錫替代熱風(fēng)整平工藝，大量的工藝試驗(yàn)證明是可行的。無鉛成分的鍍（涂）種類很多，如ＯＳＰ （有機(jī)助焊保護(hù)膜）、化學(xué)鍍鈀、化學(xué)鍍鎳／浸金、化學(xué)鍍鎳、鍍鈀／浸金、浸錫等。經(jīng)過研究和工藝試驗(yàn)結(jié)果說明，化學(xué)鍍工藝其中錫金屬價(jià)格便宜、易制取、工藝過程穩(wěn)定可靠和制作細(xì)導(dǎo)線優(yōu)勢(shì)明顯的特點(diǎn)而獲得應(yīng)用，較具有發(fā)展?jié)摿Α?

　　一．化學(xué)鍍錫反應(yīng)原理

　　化學(xué)鍍錫的反應(yīng)機(jī)理就是化學(xué)置換反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是電化學(xué)反應(yīng)，它是通過二價(jià)錫置換銅的過程，使銅在溶液離解成二價(jià)銅離子，而放出兩個(gè)電子，二價(jià)錫得到電子而被還原成錫金屬沉積在基板銅的表面上形成錫鍍層，其反應(yīng)式如下：??
　　 Sn2++Cuo→Sno+Cu2+
　　 Cuo→Cu2++2e-
　　 Sn2++2e-→Sno

　　二．化學(xué)鍍液種類及還原劑

　　化學(xué)浸錫的種類比較多，基本有三種鍍液即甲基磺酸錫、硫酸亞錫和氟硼酸錫。根據(jù)工藝試驗(yàn)證明，甲基磺酸錫系列溶液應(yīng)用的比較多，更附合環(huán)保要求，所采用的還原劑都是硫脲［（NH2）2CS］其主要特性和作用，就是降低錫槽電位，增加反應(yīng)速率、易溶于冷水、硫氰化銨和醇、熔點(diǎn)180－182℃，并于150－160℃時(shí)在真空條件能升華、比重為1.406，有光澤的白色晶體。其中硫酸亞錫鍍液其ＰＨ值小于１、溫度室溫至40℃、浸鍍時(shí)間1－2分鐘。??

　　三．鍍層的應(yīng)用特性

　　該浸鍍層最大優(yōu)勢(shì)就能確保其表面的平整性，適用于多次熔焊，能確保器件的安裝精度和穩(wěn)定尺寸的作用。特別適用于高密度、高精度、細(xì)導(dǎo)線、窄焊盤和小間距的印制電路板的表面處理。所以，很多產(chǎn)品如表面封裝用板、多芯片模塊用板等其表面處理要求就是確保微焊盤表面的平整度和再流焊的可靠性及穩(wěn)定性，化學(xué)鍍錫是最隹的選擇。

　　四．可靠性測(cè)試

　　經(jīng)處理的基板圖形表面鍍錫層，需經(jīng)過焊接性能、與防焊層的附著力及助焊劑的適用性能需要進(jìn)行定量定性的測(cè)試。依據(jù)MIL－STD－883焊錫性能測(cè)試部分、IPC－SM－840C防焊層附著力測(cè)試部分、IPC／J－STD－004助焊劑部分。??

　　（１）漂浮焊錫試驗(yàn)方法：

　　在IPC規(guī)范內(nèi)對(duì)錫層的焊接性能的測(cè)試有五種方法，其中有板邊沾錫試驗(yàn)法、擺動(dòng)沾錫試驗(yàn)法、漂錫試驗(yàn)法、波焊試驗(yàn)法和沾錫天秤試驗(yàn)法。規(guī)定了詳細(xì)的測(cè)試程序和具體的檢測(cè)方法及規(guī)定達(dá)到的技術(shù)數(shù)據(jù)和要求。

　　通常采用漂錫試驗(yàn)法（Solder Float Test）檢測(cè)錫層的焊接性能比較多，進(jìn)行測(cè)試的最終目的就是要確保電裝時(shí)再流焊接的可靠性和穩(wěn)定性。特別是器件焊接部位的焊腳的焊錫能力尤其重要。為此，在出廠前必須進(jìn)行焊接性能的測(cè)試，多數(shù)廠家都擁有此種類型的儀器設(shè)備，并制定測(cè)定程序，采用此種測(cè)試方法對(duì)抽樣產(chǎn)品或試驗(yàn)品進(jìn)行檢測(cè)，以提供器件安裝后熔焊的工藝參數(shù)（溫度、速度和時(shí)間）設(shè)定時(shí)的參考。??

　　（２）熔錫擴(kuò)張?jiān)囼?yàn)法（Solder Spread Test）

　　依照表面處理的種類不同，錫球的組成份也有所不同（Sn/Pb,Sn/Ag/Cu etc）擴(kuò)張率也有所不同，化學(xué)錫的表面處理擴(kuò)張率要求５以上，才具有優(yōu)越的焊錫能力。??

　?。ǎ常┤酆盖蚣袅υ囼?yàn)法

　　該試驗(yàn)方法就是將印制電路板經(jīng)過加熱處理后，均勻的涂布一層助焊劑，然后放置錫球再進(jìn)行熔焊，經(jīng)清洗、烘干后的基板進(jìn)行熔焊球剪力試驗(yàn)。

　　當(dāng)熔焊球焊牢后，底部完整的粘結(jié)在經(jīng)化學(xué)錫處理的焊盤表面上，其側(cè)壁與阻焊層表面?Ｓ／Ｍ）相接，再經(jīng)過清洗與烘干進(jìn)行剪力試驗(yàn)，以錫球的殘留多少判定其等級(jí)，實(shí)踐證明其表面殘留的體積越大表示化學(xué)錫處理的焊錫層焊錫能力越佳。

　　五．阻焊層脫離基板表面的工藝措施

　　化學(xué)錫溶液對(duì)阻焊層底部與銅表面接合部會(huì)發(fā)生滲透作用（即滲鍍現(xiàn)象），就是目前所使用的專用于防化學(xué)錫滲鍍的防焊油墨，也無法解決由于滲透所造成的阻焊層與銅表面脫離的問題，唯一的方法就是對(duì)工藝過程的工藝參數(shù)（如溶液溫度、處理時(shí)間）進(jìn)行調(diào)整有可能克服其難題。根據(jù)資料報(bào)導(dǎo)提出以下三種工藝措施解決之。

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　?。ǎ保┰黾优c改進(jìn)基板表面處理工藝

　　具體的措施就是對(duì)需鍍錫的基板表面進(jìn)行前處理（酸洗加輕刷）和后處理（采用毛刷輕刷）其最終目的就是使阻焊層的側(cè)壁加以修理使其趨向平整，并且刷除銅表面較粗糙的表面及環(huán)氧類的殘留物，確何基板表面干凈、細(xì)致、平坦的表面，以有利于錫銅進(jìn)行置換反應(yīng)的進(jìn)行。其工藝流程如下：
常規(guī)阻焊層的前處理（酸洗＋磨刷＋浮石粉刷板）—制作阻焊層—化學(xué)浸錫的前處理（酸洗＋1000目輕刷）—化學(xué)錫表面處理—化學(xué)鍍錫層的后處理（采用毛刷進(jìn)行刷洗）—成型—電測(cè)—成品（經(jīng)毛刷處理后直接就是成品）。

　?。ǎ玻⒒邈~表面經(jīng)化學(xué)氧化處理使其表面為棕色膜層，以增加銅的表面積，以利于毛吸作用（起著鉚釘?shù)淖饔茫香~表面能與阻焊層牢牢的結(jié)合。其工藝流程如下：
銅表面進(jìn)行氧化處理成棕色膜層—制作阻焊層—化學(xué)錫表面處理工藝程序—成型—電測(cè)—成品（化學(xué)錫表面處理后即為成品）。

　?。ǎ常┙档筒垡簻囟群涂s短處理時(shí)間

　　采用此種工藝措施仍屬于下策，但對(duì)低檔次印制板或用戶保存周期最多半年，組裝時(shí)采用紅外再流焊，返工不可超過三次，可采取這種工藝方法。但鍍層的厚度要控制在0.5－0.7微米（要保持一年以上，其鍍錫層的厚度要求達(dá)到１微米以上）。

　　六．化學(xué)錫處理應(yīng)用范圍

　　為適應(yīng)微電子產(chǎn)品的需要，器件所使用的載板－印制電路板，有相當(dāng)部分的產(chǎn)品都已采用此種類型的工藝。除此之外，還應(yīng)用以下方面：

　?。ǎ保┳鹘饘倏刮g鍍層用：

　　基板表面經(jīng)過全板電鍍和化學(xué)錫表面處理后，再采用最新推展的LDS激光直接成像，可輕而易舉的制作SMT微細(xì)線路和微細(xì)腳距。具體工藝步驟：就是所采用LDS設(shè)備為紫外激光和計(jì)算機(jī)輔助制造設(shè)備組成系統(tǒng)，直接燒除錫層，而留下所需要的電路圖像當(dāng)成金屬抗蝕層，再進(jìn)行蝕刻及除錫后，即可獲得裸銅線路。采用此種類型的工藝方法，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是不需要底片制作，取代了貼膜、曝光、顯影工藝程序和不需無塵室內(nèi)作業(yè)，可大節(jié)省成本，減少報(bào)廢（因?yàn)椴淮嬖诘灼S室內(nèi)溫度變化而產(chǎn)生底片漲縮問題、貼膜時(shí)起皺問題、曝光失真問題、顯影不良問題等），快速制作樣品及可制作出高解析高品質(zhì)的線路?？蓱?yīng)用在MCM-BGA、FC Substrate、CSP Substrate COB Substrate、特殊PCB等。

　?。ǎ玻┳鲌D形轉(zhuǎn)移抗蝕層用

　　該工藝方法與常規(guī)的圖形轉(zhuǎn)移工藝相同，它不同的是不需電鍍銅，而進(jìn)化學(xué)錫表面處理后，進(jìn)行退膜、刻、除去金屬錫層工藝程序。但唯一的質(zhì)量問題是對(duì)干膜有滲透作用，會(huì)直接影響圖形真實(shí)性。所以，采用此種工藝方法要嚴(yán)格把關(guān)，確保成功率。

　　總之，化學(xué)錫表面處理工藝的采用，使基板表面處理工藝有了很大的改進(jìn)，它不僅能提高基板表面的平整性，又適應(yīng)制作微細(xì)導(dǎo)線（0.025－0.05mm）、微細(xì)腳距（0.30－0.40mm），更附合國(guó)際化的環(huán)保要求，其應(yīng)用潛力是很大的。