PCB噴錫技術(shù)

        一、PCB噴錫的主要作用：
① 防治裸銅面氧化；
② 保持焊錫性；

二、噴錫目前有兩種：垂直噴錫和水平噴錫；垂直噴錫主要存在以下缺點(diǎn)：
① 板子上下受熱不均，后進(jìn)先出，容易出現(xiàn)板彎板翹的缺陷；
② 焊盤上上錫厚度不均，由于熱風(fēng)的吹刮力和重力的作用是焊盤的下緣產(chǎn)生錫垂，使smt表面貼裝零件的焊接不易貼穩(wěn)，容易造成焊后零件的偏移或碑立現(xiàn)象。
③ 板上裸銅上的焊盤與孔壁和焊錫接觸的時(shí)間較長，一般大于6秒，銅溶量在焊錫爐增長較快，銅含量的增加會(huì)直接影響焊盤的焊錫性，因?yàn)樯傻腎MC合金層厚度太厚，使板子的保存期大大縮短shelf life;
水平噴錫大大克服以上缺陷，與垂直噴錫相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
① 融錫與裸銅接觸時(shí)間較短，2秒鐘左右，IMC厚度薄，保存期較長；
② 沾錫時(shí)間短wetting time ,1秒鐘左右；
③ 板子受熱均勻，機(jī)械性能保持良好，板翹少；

三、水平噴錫的工藝流程：
前清洗處理----預(yù)熱----助焊劑涂覆---水平噴錫---熱風(fēng)刀刮錫---冷卻----后清洗處理

1.前清洗處理：
主要是微蝕銅面清洗，微蝕深度一般在0.75-1.0微米，同時(shí)將附著的有機(jī)污染物除去，使銅面真正的清潔，和融錫有效接觸，而迅速的生成IMC；微蝕的均勻會(huì)使銅面有良好的焊錫性；水洗后熱風(fēng)快速吹干；

2.預(yù)熱及助焊劑涂敷
預(yù)熱帶一般是上下約1.2米長或4英尺長的紅外加熱管，板子傳輸速度取決于板子的大小，厚度和其復(fù)雜性；‘60mil（1.5mm）板子速度一般在4.6-9.0m/min之間；板面溫度達(dá)到130-160度之間進(jìn)行助焊劑涂敷，雙面涂敷，可以用鹽酸作為活化的助焊劑；預(yù)熱放在助焊劑涂布以前可以有效防止預(yù)熱段的金屬部分不至于因?yàn)榈蔚街竸┒P或燒壞；

3.沾錫焊錫：
融錫槽中含錫量約430公斤左右，為63/37共熔eutectic組成的焊錫合金，溫度維持在260度左右；為避免焊錫與空氣接觸而滋生氧化浮渣，在焊錫爐的融錫便面故意浮有一層乙二醇的油類，該油類應(yīng)考慮與助焊劑之間的兼容性compatible；板子通過傳輸輪滾動(dòng)傳輸速度約9.1m/min,在錫爐區(qū)有三排上下滾輪，停留時(shí)間僅約2秒；前后兩組滾輪之間的跨度為6英寸，滾輪長度為24英寸以上，故可以處理的板面上限為24英寸；上下風(fēng)刀勁吹，上下風(fēng)刀之間的間距為15-30mil，風(fēng)刀與垂直方向的月呈2-5度傾斜有利于吹去孔內(nèi)的錫及板面的錫堆；

4.熱風(fēng)壓力設(shè)定的相關(guān)因素：
板子厚度，焊盤的間距，焊盤的外形，沾錫的厚度（垂直噴錫中為了防止風(fēng)刀與已變形的板面發(fā)生刮傷，風(fēng)刀與板面之間的距離相當(dāng)寬，故容易造成焊盤錫面的不平），　　

5.冷卻與后清洗處理：
先用冷風(fēng)在約1.8米的氣床上由下向上吹，而將板面浮起，下表面先冷卻，繼續(xù)在約1.2米轉(zhuǎn)輪承載區(qū)用冷風(fēng)從上至下吹；清潔處理除去助焊劑殘?jiān)瑫r(shí)也不會(huì)帶來太大的熱震蕩thermal shock。

四、水平噴錫的厚度分為三種：
2.54mm（100mil）,5.08mm（200mil）,7.62mm（300mil）,可以通過微切片測(cè)定錫厚：細(xì)拋光后用微蝕方法找出銅錫合金之間的IMC厚度，微蝕藥水的簡(jiǎn)單配制：雙氧水與氨水1：3的體積比微蝕10-15秒鐘；界面合金的厚度一次噴錫一般在6微英寸，2次在1.8個(gè)微英寸左右；噴錫厚度可以用x-ray熒光測(cè)厚儀測(cè)定；板子的平坦度flatness主要是板彎（bow板子長方向的翹起）和板翹（twist，板子對(duì)角線方向的翹起）；板子的尺寸變化

噴錫厚度與風(fēng)刀的關(guān)系：
焊盤上能夠保留的錫厚受兩種作用力因素影響：a.表面張力surface tension決定后平衡后的著錫厚度，焊盤的面積大時(shí)，其固化后著錫的厚度也較高b.風(fēng)刀的壓力；風(fēng)刀壓力大，后著錫的厚度也會(huì)降低，外形較小的焊盤其表面張力通常比較大，可耐得住熱風(fēng)刀的推刮，故可以留下較厚的焊錫；外形較大的焊盤，表面張力較小，熱風(fēng)刀會(huì)刮去較多的錫，僅在焊盤末端留下較小的錫冠cresb;
IMC,Flatness,及板子尺寸變化：
IMC一次噴錫的厚度為6微英寸，這三個(gè)數(shù)據(jù)是檢驗(yàn)水平噴錫溫度曲線合適與否的佳工具，三者的變化量均與溫度有關(guān)，良好的IMC即eta phase的Cu6Sn5，焊錫性能良好，惡性的epsolon phase的Cu3Sn,良好的前處理有利于良好的合金層生成；惡性的epsolon phase的Cu3Sn,與噴錫時(shí)間，噴錫厚度多少正相關(guān)；

板子的平坦度主要受以下因素影響：
a.板厚的不同與層次的安排的對(duì)稱與否，b.導(dǎo)體線路在板面分布是否均勻；c.班從空氣中吸收水分的多少；噴錫前板子在100度下烘烤3個(gè)小時(shí)，尺寸穩(wěn)定性良好，烘烤可以驅(qū)除半內(nèi)的各種揮發(fā)份volatiles；噴錫前要烘烤，老化板裝配前也要烘烤，以減少通孔出氣會(huì)吹孔blow hole的產(chǎn)生；

通孔壁上的錫厚：
孔壁上由內(nèi)層平環(huán)引出或延伸者，會(huì)造成一座散熱座heat sink效應(yīng)，使噴上的融錫比較容易冷卻固化，固錫層較厚。一般無孔內(nèi)平環(huán)的鍍通孔內(nèi)孔內(nèi)所能保持的錫厚與通孔的縱橫比似乎并無明顯的關(guān)聯(lián)；孔拐角處錫厚約0.75微米30微英寸左右，從孔兩端轉(zhuǎn)拐角到孔中心，錫厚漸增；孔徑的縮減量約為18-30微米，以孔中央縮小得為顯著，該處沾錫層厚；