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Processo di produzione verde di circuiti stampati (1) Saldatura senza piombo di schede multistrato
La saldatura contenente piombo è sempre stata l'utente della saldatura del circuito stampato. Negli ultimi decenni, questa tecnologia è stata ampiamente utilizzata in innumerevoli prodotti di assemblaggio e confezionamento, e tutti i circuiti stampati possono anche adattarsi a questa tecnologia di saldatura matura. Diversi standard di qualità e affidabilità, metodi di prova e specifiche sono tutti basati su questa tecnologia di saldatura contenente piombo. Il divieto di piombo guidato dalla ROHS (Direttiva dell'Unione Europea sulla Restrizione dell'Uso delle Sostanze Pericolose) ha avuto un grande impatto sull'intero circuito stampato in termini di piastre e processi, e l'attenzione principale è rivolta ai cambiamenti nella tecnologia di saldatura. L'impatto causato da questa limitazione non è solo la tecnologia di saldatura, ma anche la tubazione del materiale del circuito stampato. In altre parole, anche se il materiale del circuito stampato non contiene piombo, non significa che sia compatibile con la tecnologia senza piombo. La maggior parte dei nuovi metodi di saldatura ha favorito la cosiddetta lega SAC305 (stagno, argento, rame), il cui punto di fusione è di circa 34°C superiore all'attuale saldatura eutettica stagno-piombo. Il compito attuale è come utilizzare questa saldatura senza piombo per ottenere le prestazioni di saldatura della vecchia lega di piombo. Per raggiungere questo obiettivo, di solito la scheda deve essere cambiata in una resina che può resistere al calore forte e una scheda con una buona resistenza all'umidità. Al fine di tenere il passo con gli ultimi sviluppi in bordo, reflow e flusso, l'industria deve investire molta manodopera e risorse materiali per evitare eventuali lacune nella transizione. La raccolta delle conoscenze chiave e dei dati di affidabilità consentirà ai fornitori pienamente preparati di conquistare un posto prezioso nel nuovo mercato della saldatura.2. PCB multistrato con saldatura senza piombo sul circuito stampato I prodotti verdi hanno un'elevata domanda di materiali ad alto T g e privi di alogeni. La temperatura di saldatura senza piombo causerà l'espansione della piastra nella direzione Z, il che influenzerà negativamente l'affidabilità dei fori placcati e l'integrità dell'incollaggio dello strato interno. Tuttavia, finora non sono state fatte molte ricerche sull'impatto dell'aumento della temperatura di saldatura di assemblaggio sul processo di laminazione interna, e sono ancora in attesa di ulteriori ricerche approfondite da parte dell'industria. In questo articolo, la nuova incisione al confine del grano (Intergrain Etch per abbreviare come IGE) sulla superficie interna del rame, combinata con un trattamento alternativo (cioè trattamento di affondamento dello stagno), rende questo miglioramento rivoluzionario avere un effetto sinergico più forte sulla struttura della scheda multistrato. Sarà anche spiegato in profondità più avanti nell'articolo. Questi due trattamenti ibridi (nome commerciale Secure HTg) di erosione al confine e affondamento dello stagno hanno completato il trattamento superficiale interno con molteplici vantaggi; come migliore resistenza allo strappo e resistenza al calore affidabile. Il grado di miglioramento per eliminare i cerchi rosa, evitare rotture a forma di cuneo e facilitare il processo di produzione orizzontale di lastre sottili di grande area, ecc. sarà introdotto in dettaglio. (1) Descrizione del nuovo processo ibrido (Secure HTg) della superficie interna di rame Il trattamento di adesione dello strato interno depositando deliberatamente uno strato metallico di stagno sulla superficie di rame ha dimostrato di essere in grado di resistere alla prova di calore forte della saldatura senza piombo. Il flusso di questo nuovo processo è il seguente:(1) Trattamento di pulizia Prima di eseguire micro-incisione sulla superficie del rame, deve essere completato un forte processo di pulizia per rimuovere i residui delle resistenze di incisione del film secco e le impronte digitali di inquinamento pesante. (2) Elaborazione iniziale Questo sito può proteggere la soluzione di microincisione del sito successivo dagli inquinanti e può fornire un potenziale di incisione superficiale adatto, in modo che il successivo effetto di microincisione possa essere migliorato. (3), micro-incisione Il fluido di microincisione migliorato "acido solforico/perossido di idrogeno" può attaccare i confini del grano dei materiali di rame per ottenere la topografia superficiale richiesta per una forte adesione. Tale microincisione ultra-profonda può ottenere la rugosità superficiale richiesta e rendere migliore la resistenza meccanica di incollaggio successiva. Rispetto alla scarsa resistenza al taglio del fluff ossidato nero tradizionale, la struttura prodotta dal materiale di rame qui ha mostrato una migliore resistenza al taglio. (4), elaborazione migliorataDopo che la microincisione della superficie interna di rame è completata, uno strato di stagno metallico grigio sarà depositato immediatamente e quindi sarà completato il processo di pressatura MLB resistente alla saldatura senza piombo. (2) Scheda di esame e risultati Per questo bordo di prova alternativo di trattamento di ossidazione, un bordo a sei strati e un bordo a dodici strati sono selezionati. L'intera scheda è composta da una varietà di substrati diversi ed è abbinata con un foglio di rame 35μm. Queste schede di prova possono essere utilizzate per una varietà di test di affidabilità. Ogni lotto di pannelli di prova deve essere sottoposto a una prova di resistenza allo strappo come valore di riferimento per altre prove successive. Dopo questo test iniziale di resistenza allo strappo, lo stesso lotto di campioni sarà sottoposto a molteplici processi di riflusso senza piombo a infrarossi. Successivamente, viene effettuato un altro test di resistenza allo strappo per confrontare il possibile deterioramento della resistenza di legame della piastra causato dal reflow. Generalmente, si può vedere da questo tipo di informazioni che l'assemblaggio senza piombo ha un impatto negativo sui circuiti stampati.
(3) Risultati dei test e discussione Il processo di miscelazione stagno-rame sopra menzionato (Secure HTg) sulla superficie interna del rame ha dimostrato di essere abbastanza forte e pratico dopo molti test. Ogni campione DOE è operato nel bagno "steady state" del processo di miscelazione per simulare il processo di produzione standard. Dalle prestazioni di pre-reflow, è noto che la reazione di annerimento tradizionale ha mostrato buoni risultati in FR4 standard e materiali privi di alogeni; Tuttavia, i risultati della prova di stress pre-riscaldamento non sono molto buoni e dopo tale test di stress termico L'adesione è più importante. Di conseguenza, non è in grado di sopportare più operazioni di riflusso senza piombo. Infatti, è stato rilevato che la forza di adesione è stata ridotta di oltre il 50%. Allo stesso tempo, è stato anche scoperto che il metodo alternativo di annerimento (AO), l'incisione al confine del grano (IGE), l'agente di rinforzo AO più, e il nuovo processo ibrido (SecureHtg) della superficie interna del rame, ecc., appariranno dopo la saldatura di prova della scheda multistrato completata. Perdita di forza adesiva. Tuttavia, la perdita del processo ibrido è inferiore a quella di altri metodi. Quando il processo ibrido viene applicato a materiali privi di alogeni, c'è solo una riduzione del 6% della resistenza all'adesione, che è migliore dell'annerimento alternativo standard e del 28% e 54% dell'annerimento ortodosso.
È stato anche scoperto che il processo ibrido può passare il riflusso senza piombo in una varietà di materiali del substrato del circuito stampato, e anche il test di resistenza al calore di T260 può passare. Per quanto riguarda alcuni campioni che non sono riusciti a superare il test T288, è stato trovato che il guasto era dovuto al problema del substrato stesso, che non aveva nulla a che fare con il trattamento della superficie del rame. A causa di condizioni di calore estreme e conseguente guasto della pellicola, T288 potrebbe non essere considerato un metodo di prova affidabile. Le eccellenti prestazioni del processo ibrido dovrebbero essere derivate dal composto interfacciale co-oro formato tra stagno e rame, che è stato completamente trasformato in uno strato interfacciale co-oro composto durante il processo di pressatura ad alta temperatura. Tuttavia, il calore forte può causare cambiamenti nella microstruttura tra rame e stagno. La densità dello strato di stagno diminuisce con l'aumento dello spessore del composto co-oro all'interfaccia, che inevitabilmente si traduce nella formazione di micro-fori indeterminati vicino al confine del grano tra rame e stagno. Tutti i risultati mostrano che gli atomi di stagno migrano nello strato di rame, portando alla crescita di composti interfacciali co-oro, e ci sarà anche una sorta di "struttura sporgente fingerlike" (struttura ProfiliCfingerlike) tra rame e IMC. Aumenterà notevolmente la forza di legame meccanica.
Produzione di PCB, è ancora difficile capire le caratteristiche del legame chimico tra la superficie di rame e la resina epossidica prima di 17t. Ci sono state molte teorie correlate in passato, ma la prima cosa da sapere è che tipo di film si forma sulla superficie di rame? E' la prima ossidazione nera? O la successiva ossidazione nera riduttiva? O è l'ossidazione nera sostituita? Generato e immagazzinato in vuoto, altrimenti un certo ossido di rame sarà inevitabilmente idrolizzato nell'ambiente a causa dell'assorbimento di umidità, e ulteriormente formerà Hydroxyl Group (Hydroxyl Group), questi Hydroxyl Group continueranno ad essere leggermente acidi con la resina epossidica Reagerà nel mezzo, e poi formerà un legame chimico tra di loro. La differenza nella forza di adesione della superficie in diversi luoghi di ossidazione è determinata dalla carica superficiale, che è determinata dal "punto isoelettrico superficiale" (punto ISO-elettrico di Thesurface; IEPS). Quando si utilizzano fogli FR4 privi di alogeni o standard, la forza adesiva fornita dal nuovo processo di ossidazione ibrida sarà ancora migliore. L'alta resistenza adesiva che appare dopo questo tipo di pressatura, dopo ripetuta saldatura a riflusso senza piombo, il suo valore di resistenza può ancora essere mantenuto sopra 41b / in. Pertanto, il processo ibrido fornirà una migliore stabilità del processo nella futura domanda senza piombo.
