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PCB焊盘涂层对焊接可靠性的影响

2019-02-19 09:40
可靠性杂坛
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四、Im-Sn+重熔工艺在恶劣环境下改善抗腐蚀能力和可焊性的机理

1.Im-Sn+重熔工艺流程为了解决现有PCB表面涂层在存储一段时间后,在恶劣环境条件下耐腐蚀性能差,可焊性不良的问题,有必要研究一种改进的新工艺,以提供一种PCB耐腐蚀可焊涂层的新的处理方法,通过该方法处理后的PCB,同时具有抗恶劣环境侵蚀,延长车间寿命,保持可焊性和降低焊接缺陷(如虚焊、冷焊)的优点。

2.Im-Sn+重熔工艺改善抗腐蚀能力和可焊性的机理

(1)改善了镀层组织结构。由于热处理温度范围已超出Sn的熔点(232℃),镀Sn层在热处理过程中发生了重熔,使原Im-Sn表面组织由无定形状改质为粗大结晶状,因而抗老化能力增强,如图4所示。

图5

(2)改善了镀层的可焊性。如图2.20所示,为Im-Sn镀层在热处理前和热处理后镀层断面放大250倍后的微结构。图2.20(a)所示为未经热处理的Im-Sn镀层断面切片微结构,由该图可以看到镀层疏松、多针孔;而图2.20(b)所示的经热处理的Im-Sn镀层断面切片微结构中镀层致密,间隙、针孔消失,厚度薄而连续。

图6

(3)如图2.21所示,为Im-Sn镀层在热处理前和热处理后镀层断面切片电镜扫描(SEM)的微结构。图2.21(a)所示为未经热处理的Im-Sn镀层断面切片电镜扫描(SEM),由该图可以看到镀层晶粒粗大,颗粒大小不均,疏松、晶隙多;而图7(b)所示的经热处理的Im-Sn镀层断面切片电镜扫描(SEM)镀层晶粒细化,颗粒均匀致密,镀层厚度均匀连续。

图7

(4)原Im-Sn镀层与基体金属Cu表面是原子结合,而经过重熔后Im-Sn层和底层金属Cu之间在温度的作用下发生了冶金反应,生成了一层薄的金属间化合物(Cu6Sn5),这种金属间化合物增强了镀Sn层与底层金属Cu间的结合力。

(5)由于纯Sn易产生片状晶须,以及低温下(12.3℃)存在锡瘟现象,经过处理(重熔)后使Im-Sn层中掺入了微量的铜,从而使得上述现象得到了抑制。根据樊融融编著的现代电子装联工艺可靠性改编。

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