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PCB表面涂覆层的功能和选用-亚博APP安全有保障


本文摘要:由于铜具备优良导电体和较好的物理性能,所以被印制电路板(PCB)搭配为导电材料。

由于铜具备优良导电体和较好的物理性能,所以被印制电路板(PCB)搭配为导电材料。但是新鲜铜表面更容易水解,遇上空气其表面极容易构成稳固而外壳的水解层(氧化铜和氧化亚铜),这个水解层往往导致焊点故障而影响可靠性和使用寿命。因此,PCB的铜导体表面必需使用防氧化的保护措施,即在新鲜的铜表面使用既覆盖面积又耐高温的可焊性的涂(镀)层加以维护,这就是PCB表面涂抹(镀)覆层的由来。

同时,在长年应用于过程中,先后找到焊的金-铜界面之间再次发生金属原子蔓延,而焊料-铜界面焊不会构成“嗣后稳态”CuxSny的金属间言和化物(IMC),它们将影响着焊点的可靠性和使用寿命。因此研发了制止金-铜原子蔓延、避免构成“嗣后稳态”CuxSny的金属间言和化物的“压档层”(或称之为“隔绝层”),这是PCB表面涂抹(镀)覆层的发展与变革!PCB表面涂抹(镀)覆层PCB表面涂抹(镀)覆层的必要性为了确保PCB上焊盘铜表面在焊前不被水解和污染,必需使用表面涂抹(镀)覆层加以维护,而表面涂抹(镀)覆层必需符合适当而充份的条件才能超过目的。

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铜是次于银的优良导体和好的物理性能(如延展性等)的金属,再加储量非常非常丰富、成本不低,因此铜被PCB搭配为导电材料。但是,铜是开朗金属,其表面是近于更容易水解而构成水解层(氧化铜和氧化亚铜),这个水解层往往是导致焊点故障而影响可靠性和使用寿命。多达,PCB的用于故障70%来自于焊点上,主要原因是:(1)由于焊盘表面污染、水解等构成焊不原始、虚焊等引发的;(2)由于金-铜间相蔓延构成蔓延层或锡-铜间构成金属间言和化物,从而引发界面质地、质地瓣等故障。所以PCB用作焊的铜表面必需使用可焊性保护层或可焊性压档层加以维护,才能减低或防止再次发生故障问题。

PCB表面涂抹(镀)覆层的拒绝从PCB焊盘上焊元组件的过程和检测结果来看,对PCB焊盘上表面涂抹(镀)覆层的拒绝主要有如下五个方面。耐热性在焊低温度下,表面涂抹(镀)覆层依然能维护PCB焊盘铜表面不被水解并使焊料转入到铜(或金属)表面而构建相连。有机的表面涂抹(镀)覆层的耐热性是所指它的熔点和热分解(溶解)温度的性能,其熔点不应与焊料(锡)的熔点相似或略高于,但其热分解温度(≥350℃)应当远大于焊料的熔点温度和焊温度,才能确保在焊时铜表面不再次发生水解。

金属的表面镀覆层的耐热性能是不不存在这个问题的。覆盖性对于有机耐高温可焊性涂覆层(不含助焊剂)在焊前和焊过程中,需要原始覆盖面积在铜焊盘表面上不被水解和污染,只有在熔融焊料焊到铜焊盘表面后才能泛舟离开了、分解成溶解去、飘浮(覆盖面积)在焊点表面上。

因此,为了确保熔融焊料原始焊在相连盘上,熔融有机表面涂覆层的表面张力要小、分解成温度要低,才能确保在焊前和过程中有很好的覆盖面积能力。同时,其比重比熔融焊料(锡)要大得多,以确保熔融焊料断裂并渗透到铜表面上,所以有机表面涂覆层的覆盖性是所指它在焊温度下的表面张力、比重等的性能。而金属的表面镀覆层是在焊时部分熔入焊料中亦或在压档层表面上而构建相连。残留物有机耐高温可焊性涂抹(镀)覆层的残留物是所指在焊料焊后,在焊盘上或焊点上的残留物。

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一般来说,这些残留物是危害的(如有机酸类或卤化物等),应当加以除去,所以在焊后要使用清除措施。现在有免清除的焊技术,那是因为有机的表面涂抹(镀)覆层的焊后残留物很少(绝大部分都已分解成和挥发掉)。

腐蚀性有机耐高温可焊性涂抹(镀)覆层的腐蚀性是所指在焊料焊后对PCB表面不存在着生锈现象,如对PCB基材表面、金属层上等再次发生生锈。这是因为在有机耐高温可焊性涂抹(镀)覆层中某种程度都不存在着卤化物或有机酸(主要是为了更进一步清理铜焊盘上残余氧化物与污染物),但是这些酸性物质在焊后不存在是危害的,除了分解成溶解外,严重不足必需展开清除除去。环保性表面涂抹(镀)覆层的环保性是指:在构成涂覆层过程中产生的废水和焊后清除的废液不应是更容易处置、成本低并不污染环境的物质。

PCB表面涂抹(镀)覆层的分类按生产技术(涂覆或镀覆)分类按生产技术方法可分成表面涂覆层和金属表面镀覆层两大类型。表面涂覆层表面涂覆层是所指在新鲜的铜相连盘表面以物理方法涂覆上既耐高温又可焊接的覆盖面积薄层。

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如从最先使用的天然松香类、各种人工合成的类松香物(不含各种各样助焊剂)到OSP(有机可焊性保护剂)。它们主要特点是在焊以前和焊过程中需要维护和构成新鲜(无污染和无水解)的铜表面获取焊料必要相连。还有热风焊料整平(HASL)也是涂覆上去的,不过它在HASL过程中之后开始构成“嗣后稳态”CuxSny的金属间言和化物(IMC),焊料是焊在CuxSny的IMC上。表面镀覆层表面镀覆层是所指在新鲜的铜相连盘表面,以化学镀或电镀方法构成既耐高温又可焊接的金属覆盖面积薄层,如电镀金、化学镀锡、化学镀银、化学镀镍-金、化学镀镍-钯-金、化学镀镍-钯、化学镀钯等。

它们主要特点是在焊以前和焊过程中需要维护和构成新鲜(无污染和无水解)的铜表面或金属压档层,以确保焊料需要焊在铜表面或压档层表面上。按应用于效果分类按应用于(焊)结果分类,这些表面涂抹(镀)覆层可分成三大类:(1)焊料焊在近乎档层上的表面涂抹(镀)覆层;(2)焊料焊在蔓延层上的金属表面镀覆层;(3)焊料焊在压档层上的金属表面镀覆层。焊料焊在近乎档层上的表面涂抹(镀)覆层这类表面涂抹(镀)覆层的主要特征是:在高温焊过程中被熔融焊料断裂离开了铜表面而飘浮在焊料表面或热分解或两者兼任之除去,但是焊点的相连界面处会构成嗣后稳态的金属间言和化物(IMC),导致应用于过程中再次发生故障隐患,如天然松香类、人工合成的类松香物(不含各种各样助焊剂)、OSP(有机可焊性保护剂)、化学镀锡、化学镀银等等。焊料焊在蔓延层上的表面镀覆层为了避免嗣后稳态的金属间言和化物(IMC),最先使用铜表面镀上厚金作为表面镀覆层,但是实践中和应用于指出:(1)金-铜之间更容易再次发生扩散作用,即金原子不会蔓延到铜结晶结构中,而铜原子也不会蔓延到金结晶结构里,这是由于金和铜都是面心立方晶体,而且熔点和原子半径十分相似的原因,因此蔓延更容易再次发生;(2)金-铜界面之间的蔓延层更容易再次发生内应力起到,这是由于铜热膨胀系数小于金热膨胀系数,蔓延的金-铜界面的结晶结构必定不会再次发生相断裂的内应力引发型逆而质地、质地瓣等问题,进而引发线路故障,这种情况有数过深刻印象而惨烈的历史教训(闻下表格)。

金、铜和镍的某些物理性能焊料焊在压档层上的表面金属镀覆层这类表面镀覆层的主要特征是:在高温焊过程中焊料是焊在金属压档层表面上,而不是必要焊在铜表面上,因此焊点的相连界面处既会构成非平稳的金属间言和化物,又会在金属间再次发生扩散作用:如电镀镍-金、化学镀镍-金、化学镀镍-钯-金、化学镀镍-钯、化学镀钯等。由于压档层是金属的,而且全部是用化学镀或电镀方法来构成的,所以又可称作金属表面镀覆层。


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