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1、管理资源吧（），提供海量管理资料免费下载！PCB 各种不同可焊表面及无铅制程在装配上各种不同可焊表面及无铅制程在装配上之研讨之研讨 (1)目前目前 PCB 各种常用的可焊表面处理分别为各种常用的可焊表面处理分别为 保焊剂(OSP)-Organic Solderability Preservatives 喷锡(HASL)-Hot Air Solder Levelling 浸银(Immersion Silver Ag)浸锡(Immersion Tin Sn)化镍浸金(Electroless Nickel Immersion Gold,ENIG)2004 年因喷锡板已突破设备、材料年因喷锡板已突破设
2、备、材料(Sn-Cu-Ni)的瓶颈的瓶颈,并成功量产并成功量产,故喷锡已成故喷锡已成PCB 无铅表面处理的首选无铅表面处理的首选(目前目前 Sn63/Pb37 多层板喷锡市场占有率为多层板喷锡市场占有率为 90%以以上上)(2)各种常用可焊表面处理焊接各种常用可焊表面处理焊接 BGA 后后(约美金约美金 100cent 铜币大小的铜币大小的 BGA 图一图一)经拉力试验所得知强度比较表经拉力试验所得知强度比较表 处理 Finish 拉力 Min bs 拉力 Avg bs 拉力 Max bs 落差 bs 保焊剂 OSP 384 395 404 20 喷锡 HASL 376 396 410 34
3、浸银 Ag 373 389 401 28 浸锡 Sn 350 382 404 54 化镍浸金 ENIG 267 375 403 136 上表摘自上表摘自 PC FAB 上的资料上的资料 管理资源吧（），提供海量管理资料免费下载！(3)各种表面处理之优点及缺点比较各种表面处理之优点及缺点比较 处处 理理 优优 点点 缺缺 点点 保焊剂O.S.P.(a)焊锡性特佳是各种表面处理焊锡强度的指标(benchmark)(b)对过期板子可重新Recoating 一次(c)平整度佳,适合 SMT 装配作业(d)可作无铅制程 (a)打开包装袋后须在 24 小时内焊接完毕,以免焊锡性不良(b)在作业时必须戴防静
4、电手套以防止板子被污染(c)IR Reflow的peak temp为220对于无铅锡膏 peak temp 要达到240时第二面作业时之焊锡性能否维持目前被打问号?,但喜的是目前耐高温的 O.S.P 已经出炉,有待进一步澄清.(d)因 OSP 有绝缘特性,因此 testing pad一定有加印锡膏作业以利测试顺利.在有孔的 testing pad 更应在钢板 stencil 用特殊的开法让锡膏过完 IR 后,只在 pad 及孔壁边上而不盖孔,以减少测试误判.(e)无法使用 ICT 测试,因 ICT 测试会破坏 OSP 表面保护层而造成焊盘氧化.管理资源吧（），提供海量管理资料免费下载！喷锡板H
5、ASL(a)与 OSP 一样其焊锡性也是特性,也同样是各种表面处理焊锡强度指标(Benchmark)(b)由于锡铅板测试点与探针接触良好 测试比较顺利(c)目前制程与 QC 手法无须改变(d)由于喷锡多层板在有铅制程中占 90%以上,而且技术较成熟,而无铅喷锡目前与有铅喷锡的差异仅是喷锡设备的改良及材料(63/37改 Sn-Cu-Ni)更换,故无铅喷锡仍是无制程的首选.(a)平整度差 find pitch,SMT 装配时容易发生锡量不致性,容易造成短路或焊锡因锡量不足造成焊接不良情形.(b)喷锡板在 PCB 制程时容易造成锡球(Solder Ball)使得 S.M.T 装配时发生短路现象发生.
6、浸银 Ag(a)平整度佳适合 S.M.T 装配作业(b)适合无铅制程(c)未来无铅制程之王座后选板(a)焊锡强度不如 OSP 或 HASL.(b)基本上不得 Baking,如育 Baking 必须在 110,1 小时以内完成,以免影响焊锡性(c)在空气中怕氧化更怕氯化及硫化,因此存放及作业场所绝对不能有酸,氯或硫化物,因此作业时希望能比照 O.S.P.在打开包装后 24 小时焊接完毕(最长也须在 3 天内完成)以避免因水气问题要 Baking 时又被上述条件限制而进退两难.(d)包装材料不得含酸及硫化物.处处 理理 优优 点点 缺缺 点点 管理资源吧（），提供海量管理资料免费下载！浸锡(a)平
7、整度佳适合 SMT 装配作业(b)可作无铅制程(a)焊锡强度比浸银还差(b)本为无铅制程明天之星,但因储存时及过完 IR Reflow 后 IMC(Intermetallic compound)容易长厚.而造成焊锡性不良.(c)基本上不得 Baking,如育 Baking 必须在 110,1 小时以内完成,以免影响焊锡性(d)希望能比照 O.S.P.在打开包装后24 小时焊接完毕(最长也须在 3 天内完成)以避免因水气问题要Baking 时又被上述条件限制而进退两难.化镍浸金 ENIG(a)平整度佳适合 SMT 装配作业(b)由因金导电性特性对于板周围须要良好的接触或对于按键用的产品如手机类仍
8、是最佳的选择(c)可作无铅制程(a)焊锡强度最差(b)容易造成 BGA 处焊接后之裂痕,其原因为先天焊锡强度很差,装配线操作空间小,也可能是 PCB板本身上镍容易氧化,操作空间同样很小,因此 PCBA 及 PCB 间常为此问题争议不断 管理资源吧（），提供海量管理资料免费下载！化镍浸金 加保焊剂 ENIG+O.S.P(a)此为改良型的化镍浸金作法,其目的是保存在要导电接触区或按键区保留化镍浸金.但将要焊接的地方或重要焊接地方如 BGA 处改为O.S.P.作业.如此一来即可保留化镍浸金的最佳导电又可保持 O.S.P.的最佳焊锡强度,目前手机板大部份用此方式作业(b)平整度佳适合作 SMT 装配作
9、业(e)适合无铅制程(a)其缺点与保焊剂 O.S.P 相同(b)由于是两种表面处理PCB作业及流程繁多.制程也复杂,成本增加,价钱较贵在所难免 (4)一般含铅制程及无铅制程一般含铅制程及无铅制程 IR Reflow 比较图比较图 :Lead free reflow(SnCuNi)两者比较得知 无铅 IR Reflow 的 Peak temp 比含铅多了约 240-225=15 管理资源吧（），提供海量管理资料免费下载！Peak TEMP 的时间多了 20-5=5 Sec 多了四倍 Preheat 也多了约(150180)-(140170)=10 为避免装配时减少 IR Reflow 对 Z axis expansion 的冲击,造成孔壁破拉裂,建议凡板厚超越 70mil(1.8m/m)或 12 层板以上用无铅制程者一律采用 High Tg 170)的材料而不是一般 FR4 Tg(135)的材料.Z axis expansion Before Tg 5.0*10-5 m/m Z axis expansion After Tg 25.0*10-5 m/m