Leiterplattentechnisch - Grüner Herstellungsprozess von Leiterplatten (1) Bleifreies Löten von Mehrschichtplatinen

Grüner Herstellungsprozess von Leiterplattes (1) Lead-free Löten of Mehrschichtplatten

1. Introduction
   Lead-containing solder has always been the user of Leiterplatte soldering. In den letzten Jahrzehnten, Diese Technologie ist weit verbreitet in unzähligen Montage- und Verpackungsprodukten verwendet worden, und alle Leiterplattes kann sich auch an diese ausgereifte Löttechnologie anpassen. Verschiedene Qualitäts- und Zuverlässigkeitsstandards, Prüfverfahren und Spezifikationen basieren alle auf dieser bleihaltigen Löttechnologie.
   The ban on lead led by ROHS (European Union's Directive on Restricting the Use of Hazardous Substances) has brought a great impact on the entire Leiterplatte in Bezug auf Platten und Verfahren, und der Schwerpunkt liegt auf den Veränderungen in der Löttechnik. Die Auswirkungen dieser Begrenzung sind nicht nur die Schweißtechnik, aber auch die Verrohrung des Materials der Leiterplatte. Mit anderen Worten, auch wenn die Leiterplatte Material enthält kein Blei, es bedeutet nicht, dass es mit bleifreier Technologie kompatibel ist. Most of the new soldering methods have favored the so-called SAC(3)05 alloy (tin, Silber, copper), deren Schmelzpunkt etwa 3(4)°C höher ist als das aktuelle Zinn-Blei-eutektische Lot. Die aktuelle Aufgabe ist, wie man dieses bleifreie Lot verwendet, um die Schweißleistung der alten Bleilegierung zu erreichen. Um dieses Ziel zu erreichen, Normalerweise muss die Platte in ein Harz umgewandelt werden, das starker Hitze standhält und eine Platte mit guter Feuchtigkeitsbeständigkeit.
   Um mit den neuesten Entwicklungen im Board Schritt zu halten, Reflow, und Fluss, Die Industrie muss viel Personal und materielle Ressourcen investieren, um Lücken im Übergang zu vermeiden. Die Sammlung von Schlüsselkenntnissen und Zuverlässigkeitsdaten ermöglicht es vollständig vorbereiteten Lieferanten, einen wertvollen Platz im neuen Schweißmarkt zu gewinnen.
   2. Mehrschichtige Leiterplatte mit bleifreiem Löten auf Leiterplatte
   Grüne Produkte haben eine hohe Nachfrage nach hohen T g und halogenfreien Materialien. Durch die bleifreie Löttemperatur dehnt sich die Platte in Z-Richtung aus, was die Zuverlässigkeit der plattierten Durchgangslöcher und die Integrität der inneren Schichtverklebung negativ beeinflusst. Allerdings, Es gibt noch nicht viel Forschung über den Einfluss des Anstiegs der Montageschweißtemperatur auf den inneren Laminierungsprozess, und es wartet noch auf weitere tiefgreifende Forschung durch die Industrie. In diesem Artikel, the new grain boundary etching (Intergrain Etch for short as IGE) on the inner copper surface, combined with alternative treatment (ie tin sinking treatment), macht diese revolutionäre Verbesserung einen stärkeren synergistischen Effekt auf die mehrschichtige Leiterplattenstruktur haben. Es wird auch später im Artikel ausführlich erklärt..
   These two hybrid treatments (trade name Secure HTg) of boundary erosion and tin sinking have completed the inner surface treatment with multiple advantages; such as improved tear strength and reliable heat resistance. Der Grad der Verbesserung, um rosa Kreise zu beseitigen, Keilförmige Brüche vermeiden, und erleichtern den horizontalen Herstellungsprozess von großflächigen dünnen Platten, etc. wird im Detail vorgestellt.
   (1) Description of the new hybrid process (Secure HTg) of the inner copper surface
   The adhesion treatment of the inner layer deliberately depositing a metallic tin layer on the copper surface has proven to be able to withstand the strong heat test of lead-free soldering. The flow of this new process is as follows:
   (1) Cleaning treatment
   Before performing micro-etching on the copper surface, Ein starker Reinigungsprozess muss abgeschlossen werden, um die Rückstände von Trockenfolien zu entfernen, die resistent und stark verschmutzt sind..
   (2) Initial processing
   This site can protect the next site's micro-etching solution from pollutants, und kann ein geeignetes Oberflächenätzpotential bieten, so dass der nachfolgende Mikroätzeffekt verbessert werden kann.
   (3), micro-etching
   The improved "sulfuric acid/Wasserstoffperoxid" Mikroätzflüssigkeit kann die Korngrenzen von Kupfermaterialien angreifen, um die Oberflächentopographie zu erhalten, die für eine starke Haftung erforderlich ist. Eine solche ultratiefe Mikroätzung kann die erforderliche Oberflächenrauheit erhalten und die anschließende mechanische Haftfestigkeit verbessern. Verglichen mit der schlechten Scherfestigkeit des traditionellen schwarz oxidierten Fluses, Die Struktur, die hier durch das Kupfermaterial erzeugt wird, hat eine bessere Scherfestigkeit gezeigt.
   (4), enhanced processing
   After the microetching of the inner copper surface is completed, Eine graue metallische Zinnschicht wird sofort abgelagert, Anschließend wird der bleifreie MLB-Pressvorgang abgeschlossen..
   (2) Examination board and results
   For this alternative oxidation treatment test board, eine sechslagige und eine zwölflagige Platte werden ausgewählt. Die gesamte Platine besteht aus einer Vielzahl von verschiedenen Substraten und ist mit 35μm Kupferfolie abgestimmt. Diese Testboards können für eine Vielzahl von Zuverlässigkeitstests verwendet werden. Jede Charge Prüftafeln muss als Referenzwert für weitere nachfolgende Prüfungen einer Reißfestigkeit unterzogen werden. Nach dieser ersten Reißfestigkeitsprüfung, dieselbe Charge von Proben wird mehreren bleifreien Infrarot-Reflow-Prozessen unterzogen. Danach, Eine weitere Reißfestigkeitsprüfung wird durchgeführt, um die mögliche Verschlechterung der Haftfestigkeit der Platte durch Reflow zu vergleichen. Allgemein, Aus diesen Informationen ist ersichtlich, dass bleifreie Montage negative Auswirkungen auf die Leiterplattes.

(3) Test results and discussion
The above-mentioned tin-copper mixing process (Secure HTg) on the inner copper surface has proven to be quite strong and practical after many tests. Jede DOE-Probe wird im "stationären" Bad des Mischprozesses betrieben, um den Standard-Produktionsprozess zu simulieren.
Aus der Leistung des Pre-Reflow, Es ist bekannt, dass die traditionelle Schwärzungsreaktion gute Ergebnisse bei Standard-FR4- und halogenfreien Materialien gezeigt hat; jedoch, Die Ergebnisse des Vorwärmstresstests sind nicht sehr gut, und nach einem solchen thermischen Belastungstest Die Haftung ist wichtiger. Als Ergebnis, Es ist nicht in der Lage, mehreren bleifreien Reflow-Operationen standzuhalten. In der Tat, Es wurde festgestellt, dass die Haftfestigkeit um mehr als 50%reduziert wurde. Zur gleichen Zeit, it was also discovered that the alternative blackening method (AO), grain boundary etching (IGE), und AO plus Verstärkungsmittel, and the new hybrid process (SecureHtg) of the inner copper surface, etc., erscheint nach dem Testschweißen der fertigen Mehrschichtplatte. Verlust der Klebkraft. Allerdings, Der Verlust des Hybridprozesses ist geringer als der anderer Methoden. Wenn das Hybridprozess auf halogenfreie Materialien angewendet wird, es gibt nur eine 6% Verringerung der Haftfestigkeit, Besser als die herkömmliche alternative Schwärze und die 28% und 54% der orthodoxen Schwärze.

Es wurde auch festgestellt, dass der Hybridprozess bleifreies Reflow in einer Vielzahl von Leiterplattensubstratmaterialien passieren kann, und sogar der Hitzebeständigkeitstest von T260 kann bestehen.Wie für einige Proben, die den T288-Test nicht bestanden, wurde festgestellt, dass der Fehler auf das Problem des Substrats selbst zurückzuführen war, das nichts mit der Behandlung der Kupferoberfläche zu tun hatte. Aufgrund extremer Hitzebedingungen und anschließendem Folienversagen kann T288 nicht als zuverlässige Prüfmethode angesehen werden. Die hervorragende Leistung des Hybridprozesses sollte von der Grenzflächenverbindung zwischen Zinn und Kupfer abgeleitet werden, die während des Hochtemperaturpressprozesses vollständig in eine Grenzflächenverbindungsschicht mit Co-Gold umgewandelt wurde. Starke Hitze kann jedoch zu Veränderungen in der Mikrostruktur zwischen Kupfer und Zinn führen. Die Dichte der Zinnschicht nimmt mit zunehmender Dicke der Co-Gold-Verbindung an der Grenzfläche ab, was unweigerlich zur Bildung unbestimmter Mikrolöcher in der Nähe der Korngrenze zwischen Kupfer und Zinn führt. Alle Ergebnisse zeigen, dass Zinn-Atome in die Kupferschicht wandern, was zum Wachstum von Grenzflächen-Co-Gold-Verbindungen führt, und es wird auch eine Art "hervorstehende fingerartige Struktur" (ProfiliCfingerartige Struktur) zwischen Kupfer und IMC geben. Es wird die mechanische Bindungskraft stark erhöhen.

Leiterplattenherstellung, Es ist immer noch schwierig, die Eigenschaften der chemischen Bindung zwischen der Kupferoberfläche und dem Epoxidharz vor 17t zu verstehen. Es gab viele verwandte Theorien in der Vergangenheit, Aber das erste, was zu wissen ist, welche Art von Film auf der Kupferoberfläche gebildet wird? Ist es die frühere schwarze Oxidation? Oder die spätere reduktive schwarze Oxidation? Oder ist es substituierte schwarze Oxidation? Erzeugt und im Vakuum gelagert, Andernfalls wird Kupferoxid aufgrund der Feuchtigkeitsaufnahme zwangsläufig in der Umwelt hydrolysiert, and further form Hydroxyl Group (Hydroxyl Group), Diese Hydroxylgruppe wird weiterhin leicht sauer mit dem Epoxidharz sein Es wird in der Mitte reagieren, und dann eine chemische Bindung zwischen einander bilden.
Der Unterschied in der Haftfestigkeit der Oberfläche an verschiedenen Oxidationsstellen wird durch die Oberflächenladung bestimmt, which is determined by the "surface isoelectric point" (ISO-electric point of Thesurface; IEPS). Bei Verwendung halogenfreier oder standardmäßiger FR4-Platten, Die Haftfestigkeit des neuen Hybridoxidationsverfahrens wird noch besser sein. Die hohe Haftfestigkeit, die nach dieser Art des Pressens auftritt, nach wiederholtem bleifreiem Reflow-Löten, sein Festigkeitswert kann noch über 41b beibehalten werden/in. Daher, Der Hybridprozess wird für eine bessere Prozessstabilität in Zukunft bleifreie Nachfrage sorgen.