各种表面处理简介

各種表面處理簡介

1.Entek(有機保焊處理)—指裸銅板之OSP處理

原為美商公司Enthone所開發的護銅皮膜技術，商名簡稱為Entek。係利用Banzotriazo(BTA)有機化學品的槽液，對裸銅面(焊墊)進行一種透明膜之護銅處理，而達到護銅和可焊(易溶於微酸液中)的雙重目的。

早期曾在IBM之PCB流程中充作暫時性的護銅劑，品名稱為CU-56，其改良後的現役商品稱為”Entek Plus CU-106A”，可代替噴錫做為細線薄板的可焊處理層，對降低成本有很大好處。

但此種106A常會在金手指表面上形成薄膜，有礙接觸導電的品質。新型改良品106X已無此種缺點。

2.Electroless Nickel/ Immersion Gold (EN/IG)化鎳浸金

許多面積較小或不適於噴錫的板類，經常在裸銅焊墊或焊環上，加做化學鎳與浸鍍金的皮膜，可達到焊接零件的目的外，尚可執行”接觸”導通(Contact)，散熱與打線的其他功能，是近年來筆記型電腦板類與手機板類的主要表面處理皮膜。

不過因其焊點強度與可靠度時常出問題，目前手機板許多焊點已改成了OSP有機保焊劑處理，而只在按鍵或圍牆基地上改採用選擇性的EN/IG了。

至於”浸鎳金”的生長，則是一種無須還原劑的典型”置換”(Replacement)反應，也就是說當”化學鎳表面”進入浸金槽液中時，在鎳層被溶解拋出兩個電子的同時，其”金層”也隨即自鎳表面取得電子而沉積在鎳金屬上。一旦鎳表面全被金層所蓋滿後，金層的沉積反應逐漸停止，很難增加到相當的厚度，至於另一系列”厚化金”，則還須強力的還原劑方可使金層逐漸加厚。

一般而言，化鎳層厚度幾乎可以無限增長，實用規格以150~200u”為宜，而浸鍍金層的厚度則以2~3u”而已，厚化金有時可達20~30u”，當然價格也就另當別論了。

3. Hot Air Solder Leveling (HASL)噴錫

是將印過綠漆半成品的板子浸在溶錫液體中，使其孔壁及裸銅焊墊上沾滿銲錫，接著立即自錫池中提出，再以高壓的熱風自兩側用力將孔中的填錫吹出，但仍使孔壁及板面都能沾上一層有助於焊接的銲錫層，此種製程稱為”噴

錫”，大陸業界則直譯為”熱風整平”。

由於傳統式垂直噴錫常會造成每個直立孔環焊墊下緣存有”錫垂”(Solder Sag)現象，非常不利於表面粘裝的平穩性，甚至會引發無腳的電阻器或電容器，在兩端焊點力量的不平衡下,造成焊接時瞬間一端浮離甚至豎立的墓碑效應(Tombstoning)，增加焊後修理的煩惱，新式的”水平噴錫”法，其錫面則甚為平坦，已可避免此種現象。

4. Immersion Silver浸鍍銀

由於無鉛(Lead Free)焊接的環保壓力，致使2004年之後的電子工業中將不允許再有毒的鉛存在，故噴錫勢必遭到淘汰。也由於無鉛焊料操作溫度上升30~40℃而達290~300℃之際，致使OSP(如商業製程的Entek)也無法再使用。而現行的化鎳浸金不但價格較貴，且焊點強度也較不易維持，是故又有浸鍍銀與浸鍍錫的興起。

銀本身具有強的遷徙性(Migration)，故導體鍍銀層之間常會出現漏電的問題，且焊接過程中銀會迅速溶進焊點的錫份中(Silver Leaching)，造成焊點之強度減弱，更加上銀層極易被氧化及硫化的重大缺點，故一向不為電子工業所願用。

不過現行的”浸鍍銀”卻不是單純的金屬銀，而是與有機物共鍍所組成的”有機銀”，且可焊厚度極薄(4u”以下)，焊接之瞬間此等些微之銀層將迅速的融入錫中，實際之焊點卻仍是焊在銅面上，故對焊點強度影響不多，現已有客戶指定使用。

此種酸性浸鍍銀槽液是以硝酸銀為主，是一種典型的置換反應，50℃處理60秒左右的皮膜即可通過各種焊錫性的考驗。本法是98年以後才出現的可焊處理新製程，以便能順利接手因”無鉛”立法規定而將被捨棄的噴錫製程。本法較化鎳浸金處理之成本為低，也較Entek的可焊壽命長。但因槽液是由硝酸銀所配製，故對清洗水中的些微氯離子非常敏感，會產生氯化銀的白色沉澱。且完工板還需用到無硫紙(Sulfur Free Paper)做為包裝，成本也不低。

5. Immersion Tin浸鍍錫

與前述之浸鍍銀一樣，都是為了因應”無鉛”之環保政策，所開發出來的可焊取代製程。其實”浸鍍錫”非新創，早在20年前PCB業就曾用過，只是那時是臨時用以挽救焊錫性不好的金屬表面而作，配方並不穩定，處理後的焊錫性也無法維持很久，兩三天就不能焊了，故並未引起業界的注意，但97年之後的新一代浸渡錫的品質就好的很多了。

由於銅的電動電位(Electromotive potential)為+0.344，而銀為+0.80，故”浸銀”槽液中，銅較活潑，銀較遲鈍，故銅會溶解而將電子交給銀去沉積，使得銅面上浸鍍銀的皮膜可以自然發生，其賈凡尼式置換反應會很順利的進行。然而錫的電動電位卻只有-0.136，故在浸錫槽液中，較遲鈍的銅將不可能溶解，而較活潑的錫也不可能沉積，於是此種置換反應就無法發生了。不過若在對銅面作”浸渡錫”的藥水中加入”硫尿”(Thiourea)後，銅反而變得更活潑而得以溶解，在丟掉電子給錫離子後，錫即可在銅面上沉積了。

新一代的浸鍍錫製程，其槽液管理與皮膜品質遠比早先簡單的浸錫改善很多，不但結晶細緻，耐濕耐溫性良好，儲齡增加，且不良生長錫鬚(Wiskering)的趨勢也減緩很多，焊性變好，焊點強度也進步。