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PCB的可焊性表面可能影響模板印刷和元件貼裝。在一個測定PCB表面末道漆怎樣影響模板印刷過程的試驗中,選擇了三種最流行的板的表面處理方法:熱空氣焊錫均涂(HASL,hot-air solder leveling)、有機可焊性保護層(0SP,organic solderabi1ity preservatives)和浸鎳/金(immersion nickel/gold)。使用相同的印刷機和印刷參數,試驗處理每個板都是使用同一個錫膏和模板。雖然錫膏體積對比面積對每個板都是測量3 O次,但這個試驗顯示板的類型之間沒有太大的變化??墒?,變化在HASL表面處理上顯示稍微大一點。因此,焊錫均涂可影響錫膏印刷,并造成從焊盤圓頂上的焊錫掏空和遺漏。小的貼裝問題也可能是由于焊盤表面不平的情況引起的。
HASL是大多數穿孔和某些表面貼裝板的首選表面處理方法。要進行HASL表面處理的板必須首先完成預處理,包括清潔、預熱周期和上助焊劑。
立式HASL設備。當使用這種設備時,板垂直地浸入一個熔化焊錫的深鍋內,當焊錫從桶中退出時,用熱空氣刀(hot-air knife)"擠出"。一個缺點是QFP不能以一個角度退出空氣刀。那些沿長度方向對著空氣刀的焊盤通常太薄,產生金屬間的可焊性問題,而那些平行于空氣刀的通常焊錫過厚,可能引起短路。居留時間是立式設備的另一個問題一板底可能浸在熔化的焊錫中比標定的居留時間長四五秒鐘。
臥式HASL設備要求與立式的同樣的預處理。臥式設備是一個傳送帶系統,在通過熱空氣刀之前,把板通過一個循環的焊錫爐。板可以45C角度放置在傳送帶上,使得QFP以焊盤均勻的分布通過??墒?,當傳送帶寬度可能限制一些較大形式的板的處理角度時,居留時間比立式工藝少得多,限制了焊錫的沾染。臥式的HASL設備可用于1OO%的SMT板和混合技術。這個設備,如果有良好的預防性維護程序,將產生QFP上可量到的O.0 00l-0.0OO8″的焊錫厚度。
有機可焊性保護層(0SP)是用于保護銅不氧化的臨時性涂層。0SP提供了一個解決辦法,滿足對PCB焊盤的均勻一致的共面性和消除密腳連焊的要求。苯并咪唑(benzimidazole)0SP可用于水清洗和免清洗過程,不產生有害廢物。試驗表面,0SP涂層的板的可焊性保持超過一年。
OSP施涂在光板上,作為制造過程的最后一步。它們可在浸桶中使用,但首選臥式傳送帶淹沒浸泡工藝。后者提供更緊密的過程控制和更大的涂層均勻性和厚度,可產生O.O0OO3-0.00004″的均勻涂層。
最后,0SP表面處理是比浸鎳/金法更低成本的工藝,而同時提供很平的表面。在不好的一面,關注的地方包括,是否最后的表面可忍受多次的溫度周期,如果免洗助焊劑真正兼容的話,是否可熔濕性和貨架壽命是可接受的。當在波峰/回流焊接過程中使用氮氣時,0SP表面處理可能是一個更艱難的過程。
浸鎳/金(Ni/Au)。金是非常好的可焊性表面,鎳的作用是電鍍銅與金的很強的壁壘,防止氧化,延長貨架壽命。
浸濕過程只電鍍那些上過阻焊層之后的暴露區域,使鍍金成本最小。這個過程是這樣的,首先是無電鍍鎳涂層O.000015-0.00002″,接著浸 O.O00003-O.000005″的金。
在金上焊錫的一個問題是,焊接點被削弱。另一個問題是金的成本??墒?,在PCB制造期間密切注意板的準備工作,可將成本保持在最低水平。有成本效益的板的準備工作包括,將所有不要求可焊表面的板的區域覆蓋。在鍍金之前,應該修改阻焊圖案,以保證所有銅邊都被覆蓋,因此金只鍍在要求的PCB區域。
結論
今天,超密間距技術的成功的PCB制造商不僅要完全理解顧客的要求,而且要具有能力,提供更高的第一次通過裝配合格率的各種可替代方法。如果出現元件貼裝的共面性問題時,制造商必須提供標準HASL表面處理方法之外的可替代方法。鍍鎳/金法和0SP法兩者都將得到非常平的表面,用于元件貼裝。