喷锡工艺培训资料.ppt
中富工艺部中富工艺部 2011年年11月月喷锡工艺培训2021/9/271目录目录1）工艺简介2）流程3）工艺参数4）品质缺陷及解决5）环保问题 6）发展趋势2021/9/2721、工艺简介热风整平又称喷锡，是将印制板浸入熔融的焊料中，再通过热风将印制板的表面及金属化孔内的多余焊料吹掉，从而得一个平滑，均匀光亮的焊料涂覆层。2021/9/2731-2 热风整平可分为两种：a、垂直式 b、水平式1-3 热风整平工艺包括：烤板前处理 助焊剂涂覆 浸入熔融焊料 热风整 平 后处理2021/9/2741-4助焊剂性能要求a 热稳定性：燃点大于280，挥发性小，烟雾少，对设备无腐蚀 性，即 PH为中性。b 助焊剂活性：既能助焊，又不能对铜和焊料，造成腐蚀，以免加速 铜在熔融焊料中的溶解。c 清洁性：易溶于水。2021/9/275d 粘度与表面张力粘度与表面张力：粘度与表面张力越小，助焊剂易流动，能充分湿 润铜表面，使焊料易与铜面生成Cu6Sn5金属化合物。粘度 与表面张力越大，将阻碍热传递，需较长的浸焊时间和较 高的焊料温度，若热量不够，使铜焊盘达不 到形 Cu6Sn5 的温度，而且造成润湿不良现象。（注：助焊剂清洁不净时，可能导致以后装配焊接时产生起 泡现象）备注：我司助焊剂液位控制要求：100-255mm2021/9/2761-5 关于漂铜 随着加工数量增加，焊料的铜含量也会增加,使焊料流动性能变差，影响外观（通常表现为锡粗）。所以要求Cu含量要求(有铅0.3%，无铅0.5%-0.9%)。当铜含量超过上限时,可进行漂铜(我司采用硫磺除铜)。即在焊料槽温度降到191207，Cu的焊料固相线温度附近,大部分铜形成长金针状铜锡化合物.浮在焊液表面,焊热保持在固相线温度附近越长，焊料槽上部的铜浓度越高。我司采用硫磺除铜，除铜频率为1次/（400-500）2021/9/2772、热风整平工艺流程2-2 后处理流程程序：热水刷洗 毛辘擦洗 三段循环水洗 热风吹干。备注：我司热水洗温度控制要求：605，采用1000#磨刷，热 风温度为805。若松香清洁不净易导致波峰焊时有气 泡产生。2021/9/2783、工艺参数贴胶纸:在100左右辘板机上热压，速1m/min以 下，如有需要 可多次热压以避免在热整平时.胶纸被撕开,导致金手指上 锡。前处理:主要起清洁、微蚀的作用。除去表面的有机物和氧化层、粗化表面通常微蚀量要求 在0.61um左右。目前我们采用 的都是SPS/H2SO4 体系。2021/9/279（1）预涂助焊剂 采用辘压+喷淋方式，即喷淋和胶辘涂敷助焊剂，第二（三）对 硅胶辘除去多余的助焊剂。（2）热风整平、焊热温度：Sn63Pb37共熔点183 。过高焊热温度可能破坏基材或使助焊剂点燃。温度过低，可能导致PTH孔堵塞。2021/9/2710风刀空气温度：*风刀空气温度过低，容易引起孔塞，表面发暗，锡面哑 色。*风刀温度过高，使涂层变薄。*最好选择32020。风刀压力：*风刀压力增加，锡面越薄，反之锡面厚度增加。我司控制要求：3-5kg/cm2 2021/9/2711浸锡时间：*浸焊时间和取决于板厚和其它因素，停留时间延长有 助于焊料的铜面形成金属间化合物。*有铅浸锡时间1-4S。*无铅浸锡时间2-6S。2021/9/2712喷气时间：*喷气时间主要影响焊料涂层厚度，喷气时间短，厚度 增加，并可能导致孔塞，孔小。薄板可相对短一点，厚 板大板要长一些。我司喷锡喷气时间要求：1.00.5S2021/9/2713优秀的后处理制程的设计必须是板子清洗后：1、板弯翘维持最小比率；2、离子污染必须小于最高标准（一般为6.5g/cm2）；3、表面绝缘阻抗（SIR）必须达最低要求。（一般标准：MIN7.0108，AVE7.0 109-喷锡水洗后 35，85%RH，24小时之内）；4、板子表面无污垢、锡粉；5、板子必需干燥无水；2021/9/27141.31.3锡炉中各种杂质的影响锡炉中各种杂质的影响 喷锡品质的好坏，因素复杂，除上述之锡炉温度高压喷气温 度以及浸锡时间外，另一个颇为重要的因素是污染的程度。温度与时间的控制以各种方式做监控。但是，杂质的实时 监控却是不可能的，它是需要特殊的分析设备来做精确分 析，如AA等。决定熔锡寿命的主要三个因素：一是铜污染，二松香碳化产 生的污物，三是锡铅的比例。当然其他的金属污染若有异常 现象，亦不可等闲视之。2021/9/2715A A、铜、铜铜污染是最主要的，且产生来源亦是清楚不过。铜表面浸焊时，会产生一层IMC，那是因铜熔蚀到焊料中，形成化合物（Cu3Sn和Cu5Sn6），随着处理的面积增加，铜溶入焊料的浓度会增加，但它的饱和点，即0.34%（在235），当超过饱和点时，锡面就会呈现颗粒状粗糙表面，这是因为IMC的密度低于熔溶态锡铅，它会migrate到锡铅表面，呈树状结晶，因此看起来粗糙。这种现象会有两个问题，一是外观，二是焊锡性。因PAD表面锡铅内含铜浓度高，因此在组配零件，会额外增加如波峰焊或回流焊时的设定温度，甚至根本无法吃锡。2021/9/2716B B、锡、锡 锡和铅合金的最低熔点183，其比例是63：37，因此其比例若因制作过程而有变化，极可能因差异太大，而造成装配时的条件设定不良。一般锡含量比例变化在60.0-66.0%之间，尚不致于影响。若高于或低于此范围，除了改变其熔点外，并因此改变其表面张力，伴随的后果是助焊剂的功能被打折扣。助焊剂最大的作用在清洁铜面并使达到较低的自由状态。而且后续装配时使用高速，低温的焊锡应用亦会大受影响而使表现不如预期。2021/9/2717C、金、金 金也是一个常见的金属污染，若金手指板产量多时，更须注意控管。若焊料接触金面，会形成另一IMC层-AuSn4。金溶入焊料的溶解度是铜的六倍对 焊接点有绝对的伤害。有金污染的焊料表面看似结霜，且易脆。要彻底避免金的污染，可将金手指制程 放在喷锡之后，一旦金污染超过限度只能换锡。D、锑、锑 Antimony 锑对于焊锡和铜间的wetting亦有影响，其含量若超出0.05%，即对焊性产生不良影响2021/9/2718E、表13.1是一般可容许的杂质百分比，所订的数字会比较严苛，这是因为个别的污染虽有 较高的容忍度，但若同时有几个不同污染体，则有可能即使仅有容忍上限的1/2，但仍 会造成制程的不良焊锡性变差。2021/9/2719序号元素无铅有铅控制范围%控制范围%1锡Sn余量630.52铅Pb0.05余量3锌Zn0.0020.0024锑Sb0.0500.3005铁Fe0.0200.0206镍Ni0.04%-0.07%/7铜Cu0.5%-0.9%0.3008镉Cd0.0020.0059鉍Bi0.0300.05010砷As0.0300.02011银Ag0.0500.07512铝Al0.0020.0022021/9/27204、设备调整与维护（1）风刀角度方向的调整与维护：风刀角度对热风整平质量影响很 大，若风刀角度都为0，那么就有焊料喷到相对的风刀的风 刀口上堵塞风刀。降低风刀角度将使焊料向下喷，如果角度太 陡，就可能塞孔。（2）上下风刀间隙：间隙太大可能导致锡高，太小可能卡板或 损伤板面。2021/9/2721（3）前后风刀的间距：调节不当可能导致孔塞或孔细。（4）焊料液位：液位太低会导致露铜。（5）气泵马达转速：若风台马达转速太低或进风孔堵塞会导致浮 床浮力不够易擦花锡面。2021/9/27225、安全及环保（1）安全由于锡缸的温度在250左右，故在保养及工作时注意穿 戴好劳保用品。另外，要注意清除地面油污，以防滑倒。（2）喷锡机排放的废气里面含有锡铅重金属及高温油，故一定要经 处理之后才能排放。2021/9/27236、发展前景 由于喷锡工艺很难处理废气排放等问题，所以渐渐地将被新工艺所取代。这些新工艺包刮沉金，沉银工艺以及有机保护膜等方法。2021/9/27242021/9/2725
