化锡板可焊性及影响因素浅析.pdfVIP

表面处理与涂爱sunacenealrFlomandco枷ng 2011秋季国RPcB技术巾I患论坛 2．2浸锡屡的结构及特点 目前税司的化锚药水商为A公司。萁药水在壕有漫锡鲥水的基础r，通过在药水中加^一种添加剂成分，进 而在锡层形成过程中使晶体结构笈生改变。其主要通过由纯锡向s帆g台金层的转变进而改变锡层晶体结构。其 台台层中银古最约在05％左右。通过改变锔层的晶体结构降低了c“sn会属之问的相互扩散及锡须的增长速度。 从而解决了化学程锚PcB在应用时的可梧性问题。辟管如此，由于cu，sn两者的金属特性冼定．随着时间的增 臣，两存之间0I会帕且迁移而形成一定厚度的金属共化物。专浸锡层完成后．存放时间越K．盘届共化物层的 厚度也就越厚．从而使PcB板子的焊接敬数减少。具体如图2所示： 储存6十月 储存一年 _■■ 基材 匣1化学器蔼层在不同时间段的结捣变化 随着时M的增长，金届井化物Cu，sn厚度会逐渐增加，懂PcB的可焊性降低。 23化学锡各缸反应机理 锡与制的反麻届于置换反应．由于铜的电极电位较锚更显电正性．锕实际上无注将锡置挟出来 上述反应 无法正向进行 ．此相埘电础势依下述Nernst方程式： E E0+砌Y心LnACu。 E cu+的电擞电似； E0 cu+的标准电极电位，R 常数： F；法拉第常数： N-法拉第 F眦d州s做： A “在溶液内之活性。 但由于此沉锡药水中含有硫脲，其使得铜的电化学电伉转变．硫艉与低浓度一价制离子形成化台物．导致 锡较钳更具电止性．沉积反应从而发生， 2Cu0+Sn。’一2Cu+Sn0 2cu+ 8c 州2s一2“1c扎N2s ． 沉锡顿浸反应，则是让h述锡沉积反应，在较低温度F进行．咀减慢锚的沉积速率，有助于锡层结晶的逐 渐成长．使得锡层结构较致密，避免由于沉积速率太快而造成的锡外观不均，锕锡台金层内园沉积速率过快导 致结构不致密。反而有利于锕塌迁秽，导致焊接不是等问题。 沉锡反应相较预浸反应，温度高，在这种较高的温度下，在设定胸时问内能够形成较厚的且较为均匀的锡 层。当然，不同鲥水供应商的浸锡药水体系是不同的，表1是目前市场h广泛使用的浸锡溶液的十要组分和其 对应作用。 表1浸锚溶液构成 成份 作用 sf+ 甲基磺酸亚锡 l提供金属离子形成锡层 甲基磺酸 使溶液具有一定的酸度．保持溶液的稳定，抑制沉淀物的产生 硫腮 Tu 撂台铜，改变反应的电位差 添加剂 改变锡崖的晶体结构．抑制锡须的产牛 ：!!!!!!!!!!!堡!!! 24 PcB扳焊接原理概述 241焊接原理概述 焊接是一个物理化学过靴-熔融舶焊料润湿待连接的两个垒埘表面．髹分了的热运动形成间化台盒．玲 却凝固后把它们连接j4一起。在PCB板的捍接中，两个特连接的金属表面足PcB扳和冗器件的引脚，焊料足锝 台金。因此．熔融的焊杆必须润泓被焊金属的表面，d能产生焊接过程．焊接的好坏戢扶于熔融的焊料的制赳 能力。熔融的埠科在洁净的尤氧化层的金属表面』：会形成润龊，而存有氧化层的或有汕污柴的金属袭而E不会 形成润程。润湿的程应与熔融挥料的收晰张力有戈．助焊剂帮助清洁被焊金H的表面。减少渡吲之问的柱面张 力．使。巾 润滥角 变小．形成润潍．润邂的结果会产生毛细作用——焊料能瞪PCB的通孔爬升能力。 4 2 2 下面步骤①②③④⑤以围片简要演示了焊接的形成过程 下述基层金属也可指化锡扳的 纯铸层 鲁＆夸空共化**辉惦与馥蚪直空属之目，在高温砉#T．拐原于和女蚪金属原十“_蝣．根等】相i#台． 渗^，迫#厦扩散等动作，很快在日者t闾形成一县类似“揭铜台盒”的化夸*．称曲舟自奢空*化特．羹i# C蛐Found，茼群r咐． rnt一¨IIie 243化锡扳锡层动接过程的变化溉述 结台化钳反应娘理，程们ar知化镉扳结构可大致分成三部分：底铜、纯锅层、表面的氧化锝膳．在烨 接时．镯层 纯锊层+氧化锝膳 会垃生t进挥接的5个步骤．盛后在焊料与基膳食属间形成良性的IMC层 寰面处理与涤疆su№∞TreatmentandCoaUng 2011秋季国际PCB技术／信息论坛 CtqSn； 。与此同时。扳的基层金属 纯锡层 目底铜之间也存在着金属音盘层／Cu、Sn 的生长。 bal龃∞沾锚凡平测 扳的焊接效果的评估也主要从这两个方面进行：润锟能力方晰主要是咀印锡膏试骑*1wn咖g 试结果为主IMC cu，sn 生长方面t要从电镜EDX分析结果为主。 3化学锡可焊性影响因素分析 影响可焊性的因素有很多．本文中不讨论沉锡后锡而污染、客户处操作及参数等吲素的影响．仪从PCB制 程方面考虑。以下所有试验用板均为我司标准可焊性测试板 详见表2中各注布图 隹产出的化锅扳，往分析其 可焊性性能时，都进行如F裹2中的测试。 衰2测试项目及方法剽裹 测试项目