趙金亮

【摘要】 PCB沉錫工藝是為有利于SMT與芯片封裝而特別設計的在銅面上以化學方式沉積錫金屬鍍層，是取代Pb-Sn合金鍍層制程的一種綠色環(huán)保新工藝，已廣泛應用于電子產(chǎn)品、五金件、裝飾品等。印刷線路板有兩個較為常用的工藝：噴錫和沉錫。噴錫，主要是將PCB板直接侵入到熔融狀態(tài)的錫漿里面，在經(jīng)過熱風整平后，在PCB銅面會形成一層致密的錫層，厚度一般為1um-40um。沉錫，主要是利用置換反應在PCB板面形成一層極薄的錫層，錫層厚度大約在在0.8um-1.2um之間，沉錫工藝更普遍應用在線路板表面處理工藝當中。本文就PCB化學沉錫導致的可焊性不良的問題進行詳盡的分析與研究，希望能給業(yè)界同仁一點啟發(fā)。

【關鍵詞】 化學沉錫 噴錫 可焊性不良

一、前言

作為電子產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的基礎工程，印制電路板（PCB）已是現(xiàn)代電子設備不可缺少的配件，無論上天下海之高端電子設備，還是家用電器和電子玩具都少不了負載電子元器件和電信號的PCB，PCB是隨著整個電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。沉錫工藝是較為常見的一種線路板表面處理技術，主要目的是為了保證電子元器件和線路板之間連接的牢固、可靠，使電信號的傳輸更加穩(wěn)定，由此可見，沉錫技術在線路板制造工藝中的應用還是十分重要的。在實際生產(chǎn)過程中，化學沉錫也是有很多技術難題，沉錫不良、表面變色、厚度不均、厚度超差等等，這些問題了一直困擾著技術人員，本人根據(jù)這么多年的工作經(jīng)驗，結合自己扎實的理論基礎，就化沉錫不良問題進行簡要的剖析，具體如下。

二、 化學沉錫常見技術問題分析

化學沉錫是PCB沉錫工藝的一種，應用較為普遍，其工作原理是通過改變銅離子的化學電位使鍍液中的亞錫離子發(fā)生化學置換反應，其實質(zhì)是電化學反應。被還原的錫金屬沉積在銅基材的表面上形成錫鍍層，且其浸錫鍍層上吸附的金屬絡合物對錫離子還原為金屬錫起催化作用，以使錫離子繼續(xù)還原成錫，其化學反應方程式為2Cu+4TU+Sn2→2Cu+（TU）2+Sn?；瘜W沉錫層的厚度大約在在1um-40um之間，表面結構較為致密，硬度較大，不容易刮花；噴錫在生產(chǎn)過程中只有純錫，所以表面容易清洗，正常溫度下可以保存一年，并且在焊接的過程中不易出現(xiàn)表面變色的問題；沉錫，錫厚大約在在0.8um-1.2um之間，表面結構較為松散，硬度小，容易造成表面刮傷；沉錫是經(jīng)過復雜的化學反應，藥劑較多，所以不容易清洗，表面容易殘留藥水，導致在焊接中易出現(xiàn)異色問題，保存時間較短，正常溫度下可以保存三個月，如果時間久會出現(xiàn)變色?；瘜W沉錫板的主要缺陷表現(xiàn)為錫面發(fā)暗、錫面污染導致的可焊性不良問題，經(jīng)過大量數(shù)據(jù)分析及現(xiàn)場調(diào)查，基本確定造成原因主要由以下幾個方面，首先，生產(chǎn)過程藥液拖帶消耗：因錫槽藥水具有粘度較大特性，致使生產(chǎn)帶出量較大，從而導致錫槽藥液消耗量大。同時，由于錫槽槽液大量帶入硫脲洗槽，造成硫脲洗槽銅含量上升快，影響生產(chǎn)板清洗效果，易產(chǎn)生生產(chǎn)板錫面發(fā)暗等缺陷，最終導致硫脲洗廢棄頻率高，浪費固體硫脲；其次，烘烤時間不合適；再次，化學沉錫加工末期，因槽液拖帶嚴重，致使錫面清洗不凈，造成可焊性不良。

三、改善措施

根據(jù)上面的分析，我們采取相應的實驗方法進行改善，首先優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程，優(yōu)化前的工藝流程為：預浸錫槽→錫槽1→錫槽2→硫脲洗→一級水洗→二級水洗→三級水洗一級水洗→二級水洗→三級水洗；優(yōu)化后的工藝流程為，預浸錫槽→錫槽1→錫槽2→后浸錫→硫脲錫→一級水洗→二級水洗→一級水洗→二級水洗→三級水洗，此工藝流程大大改善了生產(chǎn)過程中藥液被拖帶消耗的問題；其次，對錫槽的各項工藝參數(shù)進行調(diào)整，然后經(jīng)過反復驗證與確認，找到沉錫的最佳工藝參數(shù)；再次，對烘板時間進行優(yōu)化，不僅能有效改善板面質(zhì)量，還能提升生產(chǎn)效率，降低制造成本；最后，設備優(yōu)化，增加設備循環(huán)泵，循環(huán)量要求7-10T.O/Hr，加熱及冷卻，震動設置為：開10秒/關50秒。經(jīng)過一系列行之有效的技術手段，最終找到了化學沉錫不良的根本原因，并得到根本解決，效果如上圖所示。

四、結論及下一步工作方向

印制板的表面處理工藝中，化學沉錫作為一種表面處理工藝是近幾年的事，而其發(fā)展勢頭很猛，它能與免洗和低活性的助焊劑搭配，可以經(jīng)過三次以上的熱處理，檢查方便，儲存期長，成本低。世界各地新工藝、新技術、新材料、新方法、新設備層出不窮，為線路板行業(yè)的高速發(fā)展提供了非常有力的支撐與保障。作為一名工程技術人員，就要與時俱、緊跟時代步伐，積極發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中存在的問題與不足，腳踏實地改善，細心專研，并將成功經(jīng)驗平面展開，為行業(yè)發(fā)展與進步貢獻自己更大力量！

參 考 文 獻

[1] 徐歡『化學沉錫工藝的實踐及化錫產(chǎn)品共性問題的分析與解決』， 2007 - 2007春季國際PCB技術/信息論壇

[2] 蘇章泗 『化學沉錫工藝初探』， 印制電路信息，2001（5）