SMT無(wú)鉛組裝工藝表面處理總結
由于微間距元件盒BGA器件的使用越來(lái)越多,電子行業(yè)早在無(wú)鉛熱潮到來(lái)之前就開(kāi)始使用一些無(wú)鉛表面處理工藝了。除了HASL之外,所有表面處理工藝都適合錫鉛和無(wú)鉛組裝使用,例如,有機可焊性保護膜(OSP)、化學(xué)鎳金(ENIG)、浸銀和浸錫。因為需要的是平整的表面鍍覆層,所以他們可以用來(lái)取代的HASL。這些表面處理工藝各有各的優(yōu)缺點(diǎn),沒(méi)有一種是完美的。HASL因為具有表面不平的特性:有的地方厚度不夠,而有的地方又臺厚,所以錫/鉛工藝也正在減少它的使用。人們一開(kāi)始選用OSP來(lái)取代HASL,但OSP很脆而且需要經(jīng)過(guò)特殊處理,在孔的填充和電路板上進(jìn)行測試時(shí),可能存在問(wèn)題,尤其是在需要經(jīng)過(guò)再流焊和波峰焊接兩道工序的情況下?;瘜W(xué)鎳金ENIG鎳能夠有效地避免銅從PCB焊盤(pán)轉移到焊球封裝界面上:防止形成易脆的金屬化合物。浸銀中平面的微孔或香檳狀氣泡,以及ENIG中呈黑色的焊盤(pán),都是關(guān)注的焦點(diǎn)。這些缺陷的產(chǎn)生機理不同,但有一點(diǎn)是一致的:它們都與印制電路板最終制造廠(chǎng)家的工藝控制有關(guān),而且與電鍍的化學(xué)材質(zhì)有關(guān)。
哪種表面鍍覆層最適合無(wú)鉛呢?目前暫時(shí)還沒(méi)有結論,必須根據實(shí)際產(chǎn)品需要來(lái)選擇,并且要依靠印制電路板供貨廠(chǎng)家。在某些情況下,可能會(huì )使用兩種表面鍍覆層。例如,單面SMT使用OSP,雙面電路板和混裝(SMT與貼插)電路板使用浸銀。如果使用的是OSP,在再焊接和波峰焊時(shí)使用氮氣或者腐蝕性很小的助焊劑,可以根據產(chǎn)品靈活掌握,如果使用ENIG就不需要使用氮氣。在選擇表面鍍覆層時(shí),氮氣的使用,助焊劑的類(lèi)型和對成本的敏感性,這些都是重要的因素。
與HASL SnPb的優(yōu)異性能相比,無(wú)鉛替代表面處理均存在一定的問(wèn)題。OSP的透錫性能、ICT測試的兼容性、化學(xué)Sn的錫須和環(huán)保問(wèn)題等均未能妥善解決,而得到眾多企業(yè)青睞的化學(xué)Ag也開(kāi)始被Planar Void問(wèn)題困擾。2005年,Intel報道了化學(xué)銀的Planar Void現象,并引起了焊點(diǎn)的早期失效,裂紋沿空洞擴展而貫穿:進(jìn)一步的研究表明其原因為化學(xué)銀制程本身變異導致的Cu空洞所致,雖然某些藥水供應商聲稱(chēng)已解決,但是層出不窮的市場(chǎng)事故表明,對這種變異目前并沒(méi)有好的控制或預測方法。