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常用无铅镀层技术的特性(一)

【来源:PCB制造科技】【编辑:admin】【时间: 2008-6-2 10:29:27】【点击:

 摘要:欧盟WEEE与RoHS指令于2006年7月1日正式实施,直接对电子电子行业造成极大的冲击。欧盟WEEE与RoHS指令要求生产国、生产企业必须负责电气、电子产品的回收工作,同时亦对电气、电子产品中的有害物质提出禁用要求。

  欧盟WEEE与RoHS指令于2006年7月1日正式实施,直接对电子电子行业造成极大的冲击。欧盟WEEE与RoHS指令要求生产国、生产企业必须负责电气、电子产品的回收工作,同时亦对电气、电子产品中的有害物质提出禁用要求。

  RoHS指令禁用物质量化指示:
   Pb(铅)<1000×10-6即1000ppm
  Hg(汞)<1000×10-6即1000ppm
  Cd(镉)<100×10-6即100ppm
  Cr+6(六价铬)<1000×10-6即1000ppm
  PBB(多溴联苯)<1000×10-6即1000ppm
  PBDE(多溴二苯醚)<1000×10-6即1000ppm

   由于欧盟WEEE与RoHS指令的实施,市场上出现各种的无铅镀层材料和技术。而一般也各有各的强弱点。下图是各种常用技术在一些重要特性上的比较。读者可以从中了解到各种存在技术的特性和存在的原因。例如Ni/Au在保护性能方面有很好的性能,但却存在成本很高、库存寿命较低以及IMC影响可靠性的问题。OSP具有成本、加工温度低和工艺容易的优势,但质量的稳定性、库存寿命和对Flux的兼容性上却是用户所担心的。基本来说,没有一种技术是具备绝对优势的。如果从整体较平衡的角度来评估的话,ImAg似乎较具有优势。这就是近来ImAg被美国为主的用户所欢迎的原因。尤其是当其成本下降之后,已成为具有很大发展潜能的技术。

  HASL热风整平:由于成本低和使用习惯而受欢迎,日本较看好这技术而有较多的研究投入。主要是在SAC以及SnCu合金上。但欧美不看好它的发展。主要基于其平整度问题、高温加工问题以及工艺对员工有健康风险等考虑。HASL能够提供和焊料合金完全匹配的材料,有很好的润湿性。但它会有IMC增长以及对PCB绿油不利等问题。所以发展情况不是很肯定,是否最终会被广泛接受,得看大多数用户对工艺和质量的敏感程度,OSP和ImAg的成本竞争状况,以及用户们是否能够舍弃这传统的工艺而定。

   ImAg化学沉银:在常用技术中,ImAg相对是门较新的技术,而其被看好也是最近几年的事。ImAg在各方面都表现不错,是个表现“均衡”的技术。加上其加工技术上的改善,使成本得以下降,虽然仍高于HASL和OSP技术,但低于ImSn和ElectrolessSn,尤其低于Ni/Au许多能够处理Ni/Au在键合以及接触点的应用上,使这技术被业界看好,有很大的发展潜能。

   ImAg技术上的好处包括平整度高,导电性强,IMC(Ag3Sn)较其他镀层材料的IMC坚固,加工温度低(一般46度),润湿性好以及库存寿命长等等。纯Sn技术:采用纯锡的最大好处是和一般含Sn量高的无铅焊料焊接后没有IMC的问题。但焊盘(铜)镀层加工后形成的SnCu层增长很快,造成库存寿命不长。在早期,纯锡镀层的质量很不稳定而曾经一度不受欢迎。近来在工艺上的改进(使用“白锡”和所谓的“FST”)使这门技术又开始被接受。有些供应商甚至认为它将成为无铅技术中PCB镀层技术的主流。不过这必须在Whisker,镀层加工后的IMC增长,以及锡瘟等顾虑得到较好的处理后才可能出现。

   镀纯锡技术以所有三种常见工艺出现。即电镀、无电极电镀、以及浸镀技术。无电极电镀技术,由于Electroplated电镀纯锡技术中存在的金属须以及镀层厚度不均等问题而取代它。新的Electoplating电镀纯锡技术,有报告说通过电镀液配方造出较大多边形结晶颗粒结构以及采用‘白锡’,可以防止金属须的产生。加上其相对简单的工艺,使Electroplating技术又再抬头。ImSn由于成本低和工艺简单,在纯锡镀层中的应用已经广泛。ImSn在焊接工艺上被认为是表现最接近SnPb技术的(无铅技术中所有的材料工艺表现都不如传统的锡铅材料),但由于浸镀技术对厚度的控制能力不强,镀层厚度一般只有1.5um或以下。这使这门技术的库存寿命受到较大的威胁。

  近来出现的另外一种新技术,是在浸锡前在焊盘表面镀上一层‘有机金属’。实验证明这工艺能够减小纯锡应用中IMC层的增长速度。使纯锡应用的地位又进一步得到提升。

 


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