PCB表面处理及特殊工艺
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化镍金的优点: 贵金属 储龄长 可打铝线 可做超微小间距
化镍金的局限性: 成本较高 制程相对复杂 不可重工
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3、PCB表面处理
化镍浸金
化镍金一般采用垂直线生产。流程相对复杂
January 26, 2015
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3、PCB表面处理
化镍浸金
催化:作为化学镍金的沉积,必须在催化状态下,才能发生选择性沉积.Ⅷ族元 素及Au等许多金属都可以作为化学镍的催化晶体.铜原子由于不具备化学镍沉积 的催化晶种的特性,所以通过置换反应可使铜面沉积所需要的催化晶种。
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沉锡
3、PCB表面处理
沉锡由于药水攻击,易导致绿油剥离
January 26, 2015
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3、PCB表面处理
喷锡
热风整平又称喷锡,是将印制板浸入熔融的焊料中,再通过热 风将印制板的表面及金属化孔内的多余焊料吹掉,从而得一个 平滑,均匀光亮的焊料涂覆层。
喷锡的优点: 制程成熟 有成熟的工业标准 铜-锡-铅焊接点 产速高 可重工 无晶须 储龄长 可多重装配
PCB常用表面处理
3、PCB表面处理
常见的表面处理有: 沉银 沉锡 喷锡 OSP 沉金
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3、PCB表面处理
沉银
通过化学置换反应,在PCB的铜面沉积上一层银(厚度0.15-0.45um)。
沉银的优点: 平整性好,可做超微小间距 良好的导电性和焊接性 流程控制简单 产速高 可重工
Aluminum
BONDABILITY
NON USED Pad
Protected
Protected
STORAGE
1year
1year
THICKNESS
>1 um.
3umNi/0.05umAu
REWORK
AVERAGE
NO
ATTACK SOLDER
Little
NO
MASK
HIGHEST TEMP HIGH TEMP TIME
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3、PCB表面处理
PCB常用表面处理对比
HASL-LF
NI / AU
TYPE
Molten Solder E-Ni / Imm Au
SURFACE
Non - Planar
Planar
COLOR
Shiny Gray
Gold
PROCESS
HORIZ
VERTICAL
WIRE
100 Ω Resistor
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4.细线制作技术
0.4mm pitch的BGA设计
4、DSG的技术优势
• 层数: 4L • 0.4mm BGA pitch夹2.5mil线 • 完成板厚:0.5mm • 完成表面铜厚:25um • 微孔孔径:0.1mm • BGA pad尺寸: 0.2mm
沉银
由于沉积的银接触到硫、汗等容易变黄,且影响可焊性。
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3、PCB表面处理
沉锡
通过化学置换反应,在PCB的铜面沉积上一层锡,由于锡的活性比铜强,所 以需要有络合物(硫脲)加入。
沉锡的优点: 平整性好,可做超微小间距 良好的导电性和焊接性 流程控制简单 产速高 可多次焊接
喷锡的局限性: 无法满足细小焊足间距 厚度不均一 有铅喷锡不环保 盲埋孔覆盖性差
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3、PCB表面处理
喷锡
热风整平可分为两种:垂直式和水平式
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3、PCB表面处理
喷锡
热风整平工艺包括: 烤板—前处理—助焊剂涂覆—浸入熔融焊料—热风整平—后处理
Imm-Ag Silver Planar Silver HORIZ Aluminum
Protected 1year
0.15-0.45 NO NO
45°C 1 minute 10 minutes
YES $$
Imm-TIN Tin Planar Silver
VERT/HORIZ
--9-12months
>1um AVERAGE
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2.埋阻/埋容技术
Байду номын сангаас
4、DSG的技术优势
DSG使用的埋容材料主要有:
3M
C-ply (不需要license)
Dupont
Interra HK (不需要license)
OAK-MITSUI Faradflex (不需要license)
DSG使用的埋阻材料主要有: Ticer埋电阻铜箔(不需要license)
YES
60°C 4-10minutes 30minutes
YES $$
OSP Organic Planar Copper HORIZ
Unprotected* 6-12 months 0.2-0.6um.
EASY NO
45°C 1minute 15 minutes NO**
$
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4、DSG的技术优势 1.背钻技术
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4、DSG的技术优势
5.真空塞树脂,POVF技术提高布线密度
真空塞孔机相比传统塞 孔机,塞孔孔径及塞孔品 质都有很大提高,可满足 IPC Class 3标准
塞孔孔径:0.15-1.5mm 通孔 0.075-1.5mm 盲孔
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4、DSG的技术优势
前处理:主要起清洁、微蚀的作用。除去表面的有机物和氧化层、粗化表面通常微 蚀量要求 在0.6~1um左右。
预涂助焊剂:采用辘压+喷淋方式,即喷淋和胶辘涂敷助焊剂,第二(三)对硅胶 辘除去多余的助焊剂。
浸入熔融焊料:将PCB浸入熔融的焊料中,Sn63Pb37共熔点183℃(过高焊热温度 可能破坏基材或助焊剂点燃。温度过低,可导致PTH孔堵塞,浸锡时间:1-4秒)。
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化镍浸金
3、PCB表面处理
浸金:是指在活性镍表面,通过化学置换反应沉积薄金.
化学反应: 2Au(CN)2-+Ni→2Au+Ni2++4CN-
浸金的厚度一般控制在0.05~0.1μm,对镍面具有良好的保护作用,而且具备很 好的接触导通性能.很多需按键接触的电子器械(如手机、电子字典),都采用化 学浸金来保护镍面.
PCB业界大都使用PdSO4或PdCl2作为化学镍前的活化剂
在活化制程中,其化学反应如下: Pd2++Cu→Pd+Cu2+
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3、PCB表面处理
化镍浸金
化学镍:在钯(或其它催化晶体)的催化作用下,Ni2+被NaH2PO2还原沉积在裸铜 表面.当镍沉积覆盖钯催化晶体时,自催化反应将继续进行,直到达到所需要之 镍层厚度.
沉锡的局限性: 硫脲(攻击阻焊,有致癌性) 易擦花 有锡须产生的可能性
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3、PCB表面处理
沉锡
沉锡一般采用水平线生产,也有垂直线。
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3、PCB表面处理
沉锡
通过化学置换反应,在PCB的铜面沉积上一层锡(厚度0.8-1.5um)
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热风整平:粘有熔融焊料的PCB通过高温高压风刀吹拂,将焊盘上多余的焊料吹下。 风刀压力3-5Kg/cm2,温度320+/-20℃。
后处理:冷却PCB,清洗和烘干PCB。
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3、PCB表面处理
OSP
有机保焊剂(Organic Solderability Preservative,缩写为OSP),也有人称之为 护铜剂﹑铜面抗氧化剂。此层有机膜能够抵挡湿气之攻击, 能经得起高温考验, 并保持良好的活性,易被助焊剂溶解与破块,从而保持良好上锡能力。
8.小孔高纵横比制作技术
小孔高纵横比板(DSG test board)
• 层数: 10层 • 材料: S1000-2 • 完成板厚: 4.5mm • AR:18:1
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2.埋阻/埋容技术
4、DSG的技术优势
• 材料: Ticer NiCr 50 Ω/square resistor foil
• 采用两步蚀刻方法制作(流程比NiP (OhmegaPly)更简单).
• 电阻差异 (normal:+/-10%, advance: +/-8% ).
3、PCB表面处理
OSP
因为原液中的有效成分不能与金等发生络合反应,因此可以达到选择性沉积的目的。
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3、PCB表面处理
OSP
OSP一般均用水平线制作。
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OSP流程
上料
微蚀
Microtech
水洗 Rinse
3、PCB表面处理
除油 Cleaner
水洗 Rinse
水洗 Rinse
水洗 Rinse
水洗 Rinse
水洗 Rinse
OSP
水洗Rinse
水洗 Rinse
水洗 Rinse
预浸
Sterling Predip
水洗 Rinse
吹/烘干
下料
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3、PCB表面处理
化镍浸金
化学镍金又叫沉镍金,业界常称为无电镍金(Electroless Nickel Immersion Gold)又称为沉镍浸金。 是在裸铜面上化学镀镍,然后化学浸金的一种可焊性表面涂覆工艺.它既有良好的接 触导通性,而且具有良好的装配焊接性能,同时它还可以同其它表面涂覆工艺配合 使用。随着日新月异的电子业的民展,化学镍金工艺所显出的作用越来越重要。
在催化条件下,化学反应产生镍沉积的同时,不但伴随着P的析出,而且产生氢 气的逸出.
主反应:Ni2++2H2PO2-+2H2O→Ni+2HPO32-+4H++H2↑
副反应:4H2PO2-→2HPO32--+2P+2 H2O+H2 化学镍的厚度一般控制在3~5μm,其作用不但对铜面进行有效保护,防止铜的 迁移,而且具备一定硬度和耐磨性能,同时拥有良好的平整度.在镀件浸金保护 后,不但可以取代拨插不频繁的金手指用途(如计算机内存条),同时还可以避免 金手指附近连接导电处斜边时所遗留裸铜切口.
(1)原液中的有效成分与清洁裸铜面发生络合反应,覆上一层分子层 (2)该分子层继续与溶液中的铜离子络合 (3)溶液中的有效成分又与这些铜离子反应 (4)从而使有机膜交联并生长至要求厚度
C
C
C
C
C
u Cu Cu C uC u
Cuu Cu u Cu u Cu u Cu
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OSP的优点: 制程成熟 成本低 铜-锡-铅焊接点 产速高 可重工 可做超微小间距
OSP的局限性: 基本无法目测品质好坏 储龄较短 无法电测 装配方式受限(耐热次数较低,不 能打线)
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3、PCB表面处理
OSP
有机保焊剂的有效成分通常为含氮杂环的有机物, 如苯并三氮唑 (Benzotriazole) ﹑苯并咪唑(Benzimdazole) ﹑ 1,3-二氮杂茂等. 通过络合 与 交 联 反 应 有 选 择 地 在 PCB 之 焊 垫 与 通 孔 的 清 洁 铜 面 上 涂 布 一 层 厚 度 为 0 . 20.6μm的有机薄膜, 从而达到防止铜面氧化之目的。
原因是因为阻焊之后,阻焊存在undercut,沉银过程中,undercut位置下铜 不断被置换出来,而银却沉积在其余区域。导致undercut位置下铜被咬蚀 掉,形成线路开路、缺口,俗称“断脖子”
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3、PCB表面处理
沉银
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3、PCB表面处理
CYCLE TIME E.T. TESTING
270°C 2-5 seconds 4 minutes
YES
85°C 35 minutes 120 minutes
YES
COST
$$
$$$$$$
*apply paste on unused pads for aggressive environments **rJeasniduuaeryon26p,in2s0/1n5on-conductive coating
DSG背钻制作能力 最小的背钻一钻孔通孔:0.20mm; 最小的背钻孔(即NPTH部分):0.35mm; 背钻的深度精度公差:±0.1mm; 背钻孔比通孔单边最小:3mil(特殊控制2mil); 背钻最小介质层厚度:0.30mm; 背钻孔(NPTH)内层隔离环单边最小:7mil; 背钻孔的最小深度:0.20mm; 背钻后残余stub长度:0-12mil;
沉银的局限性: 储存期相对较短 不能多次焊接 银面易变黄
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沉银
安定
3、PCB表面处理
+0.7 99
January 26, 2015
Tin 0.136
活潑 Fe -0.44
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3、PCB表面处理
沉银
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3、PCB表面处理
沉银
沉银最容易产生的问题:“断脖子”现象。