Технология PCB - зеленая технология изготовления печатных плат многослойная сварка листов без свинца

Зеленая технология производства печатных платС (1) Бессвинцовая сварка многослойных печатных плат

Введение

Свинцовосодержащие припои всегда использовались для пайки печатных плат. В последние несколько десятилетий эта технология широко используется в многочисленных сборочных и упаковочных изделиях, и все печатные платы также могут быть адаптированы к такой зрелой технологии сварки. Различные стандарты качества и надежности, методы тестирования и спецификации основаны на этой технологии сварки свинца.

Запрет на использование свинца, введенный ROHS (Директива Европейского союза об ограничении использования опасных веществ), оказал большое влияние на всю печатную плату в области листовых материалов и технологий, и основной упор делается на изменения в технологии пайки. это ограничение приводит не только к сварке, но и к обвязке материала печатной платы. Другими словами, даже если материал печатной платы не содержит свинца, это не означает, что он совместим с бессвинцовой технологией. В большинстве новых методов пайки предпочтение отдается так называемому сплаву SAC(3)05 (олово, серебро, медь), температура плавления которого примерно на 34 °C выше, чем у современных оловянно-свинцовых эвтектических припоев. В настоящее время целью является использование этого нержавеющего припоя для сварки старого свинцового сплава. Для достижения этой цели печатная плата, как правило, должна быть заменена на печатную плату, способную выдерживать сильное термическое воздействие и хорошую влагостойкость.

В соответствии с недавними изменениями в Попечительском совете, отрасль должна вложить много трудовых и материальных ресурсов, чтобы избежать каких-либо пробелов в переходный период.Сбор ключевых знаний и данных о надежности обеспечит готовым поставщикам ценное место на новом рынке сварки.

многослойная сварка без свинца PCB плата цепи

Экологически чистые продукты предъявляют высокие требования к материалам с высокой T g и отсутствием галогенов. Температура пайки без свинца приведет к расширению пластины в направлении Z, что негативно скажется на надежности сквозных отверстий и целостности склеивания внутреннего слоя. Однако в настоящее время ожидается дальнейшее изучение отрасли, и до сих пор не проведено достаточного количества исследований, посвященных влиянию повышения температуры сварки при сборке на процесс внутреннего ламинирования. В данной статье рассматривается новое зернограничное сортхинговое травление (Intergrain Etch для краткости IGE) на внутренней медной поверхности в сочетании с альтернативной обработкой (т.е. обработкой оловом с проходкой), придание этому революционному усовершенствованию большей синергии с многослойной структурой. Об этом также будет подробно рассказано далее в статье.

Эти две гибридные обработки (торговое название Secure HTg) - граничная эрозия и оловянная проходка - завершили обработку внутренней поверхности с многочисленными преимуществами, такими как повышенная прочность на разрыв и надежная термостойкость. Степень усиления устранения розового круга, защита от клина и облегчение процесса горизонтального производства тонких листов большой площади, сорт. будет представлена в деталях.

Описание нового гибридного процесса (Secure HTg) внутренней медной поверхности

Адгезионная обработка внутреннего слоя путем преднамеренного нанесения слоя металлического олова на медную поверхность доказала, что она способна выдержать испытание сильным нагревом при бессвинцовой пайке. Этот новый процесс осуществляется следующим образом:

(1) Очистка

Перед выполнением микротравления на медной поверхности необходимо провести интенсивную очистку, чтобы удалить антикоррозионные присадки из сухой пленки и удалить сильно загрязненные отпечатки пальцев.

(2) Первоначальная обработка

Этот участок может защитить раствор для микротравления следующего участка от загрязняющих веществ и обеспечить надлежащий потенциал травления поверхности, что позволяет улучшить последующий эффект микротравления.

(3) Микротравление

Улучшенная перекись водорода "серная кислота/микротравление" может разъедать границы кристаллического медного материала, создавая площадь поверхности, необходимую для прочного сцепления. Такое сверхглубокое микротравление позволяет получить желаемую шероховатость поверхности и повысить прочность последующего механического соединения. По сравнению с низкой прочностью на сдвиг традиционного черного оксидированного пуха, структура из медного материала демонстрирует лучшую прочность на сдвиг.

(4) Улучшенная обработка

После завершения микротравления внутренней медной поверхности сразу же наносится слой серого металлического олова, затем завершается процесс прессования в бессвинцовом MLB.

Исследовательская плата и результаты

Для этой испытательной платы с альтернативной окислительной обработкой выбраны шестислойная и двенадцатислойная платы. вся плата состоит из нескольких базовых пластин и соответствует 35 - титановым медным фольгам. Эти испытательные платы могут использоваться для различных испытаний на надежность. Каждая партия испытательных плат должна пройти испытание на прочность на разрыв, а также другие последующие испытания. После первоначального испытания на прочность на разрыв та же партия образцов подвергается многократным инфракрасным испытаниям на безвредность обратным газожидкостным методом. После этого проводится еще одно испытание на прочность на разрыв, чтобы сравнить возможное ухудшение прочности соединения листов в результате повторного потока. В целом, из этой информации можно сделать вывод, что бессвинцовая сборка оказывает негативное влияние на печатные платы.

Результаты испытаний и обсуждение

Вышеупомянутый процесс смешивания олова с медью (Secure HTg) на внутренней медной поверхности доказал свою прочность и практичность после многочисленных испытаний. Каждый образец задания выполняется в "стационарном" слоте процесса смешивания для имитации стандартного производственного процесса.

Из производительности предварительной проточки, Хорошо известно, что традиционная черная реакция в FR4 стандарт и без галогенных материалов дает хорошие результаты; Тем не менее, результаты предварительного нагрева стресс-тест не очень хорошо, После этого испытания теплового стресса, сила связи становится более важным. В результате он не выдерживает многократных операций без свинца. Фактически, было обнаружено, что прочность соединения снижается более чем на 50%. В то же время было обнаружено, что альтернативный метод чернения (AO), зернограничное травление (IGE), AO плюс присадка, новый гибридный процесс (SecureHtg) внутренней медной поверхности и т.д., появятся после тестовой сварки готовой многослойной платы. потери на прочность соединения. Однако потери в процессе смешивания меньше, чем в других методах. Когда гибридный процесс применяется к безгалогенным материалам, адгезия снижается всего на 6%, что лучше, чем при стандартном альтернативном чернении, а также 28% и 54% при ортодоксальном чернении.

В ходе исследования было также установлено, что гибридная технология может быть сварена без свинца в обратном потоке материалов на различных основах платы, и даже испытание на термостойкость т260. Что касается некоторых образцов, которые не прошли испытания т288, то обнаруженные дефекты были вызваны проблемами, связанными с самой базой, и не связанными с обработкой поверхности меди.из за экстремальных температур и последующего отказа мембраны т288 не может рассматриваться в качестве надежного метода испытаний. отличное свойство комбинированной технологии должно состоять из соединений кобальта и золота, образующихся между оловом и медью, которые в процессе высокотемпературного прессования полностью преобразуются в слой Соединения кобальта и золота на границе. однако высокая теплота может привести к изменению микроструктуры между медью и оловом. плотность слоя олова снижается по мере увеличения толщины соединений кобальта и золота на границе раздела, что неизбежно приводит к образованию неопределённых микропористостей вблизи границы между меди и оловом. все результаты указывают на то, что атомы олова будут перемещаться в медные слои, что приведет к росту соединений кобальта и кобальтоносного золота, а также что между медью и IMC будет существовать "Подсветка пальцев" (Профилированная пальцеобразная структура). это значительно увеличит механическое сцепление.

PCB - производство, до 17т, все еще трудно понять химические связи между медной поверхностью и эпоксидной смолой. в прошлом было много связанных теорий, Но прежде всего мы должны знать, что за пленка образуется на медной поверхности? Это предыдущее черное окисление? Или это последующее восстановленное черное окисление? Или это замещенный черный окисления? создать и хранить в вакууме, в противном случае некоторые оксида меди неизбежно будет гидролизована в окружающей среде из-за поглощения влаги, и далее образуют гидроксильные группы (Hydroxyl Group), эти Hydroxyl Group будет продолжать быть слегка кислой с эпоксидной смолой Он будет реагировать в середине, то химическая связь образуется между ними.

Различия в адгезии поверхности на разных участках окисления определяются зарядом поверхности, который определяется "изоэлектрической точкой поверхности" (ISO-электрическая точка поверхности;IEPS).При использовании безгалогенных или стандартных листов FR4 новая технология смешанного окисления обеспечивает хорошую адгезионную прочность. Высокая адгезионная прочность,которая появляется после такого прессования, сварки после повторного безгалогенного орошения, все еще может сохранять значение прочности выше 41b/in. Таким образом,гибридная технология обеспечит лучшую стабильность процесса в будущем при отсутствии свинца.