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綠色制造技術 電路板s (1) Lead-free 焊接 of 多層板
Introduction
Lead-containing solder has always been the user of 電路板 soldering. 在過去的幾十年裏, 該科技已廣泛應用於無數裝配和包裝產品中, 以及所有 電路板s也可以適應這種成熟的焊接技術. 各種質量和可靠性標準, 測試方法和規範都基於這種含鉛焊接技術.
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 電路板 在板材和工藝方面, 主要關注焊接技術的變化. 這一限制造成的影響不僅僅是焊接技術, 而且還有筦道的資料 電路板. 換句話說, 即使 電路板 資料不含鉛, 這並不意味著它與無鉛科技相容. Most of the new soldering methods have favored the so-called SAC（3）05 alloy (tin, 銀, copper), 其熔點比當前的錫鉛共晶焊料高3（4）°C左右. 當前的任務是如何使用這種無鉛焊料來實現舊鉛合金的焊接效能. 為了實現這個目標, 通常，必須將電路板更換為能够承受强熱的樹脂和具有良好防潮性的電路板.
為了跟上董事會的最新發展, 回流焊, 和通量, 該行業必須投入大量人力和物力，以避免在過渡期間出現任何差距. 關鍵知識和可靠性數據的收集將使準備充分的供應商能够在新的焊接市場中贏得有價值的地位.
2. 無鉛焊接多層PCB 電路板
環保產品對高T g和無鹵素資料的要求很高. 無鉛焊接溫度將導致板在Z方向上膨脹, 這將對電鍍通孔的可靠性和內層結合的完整性產生負面影響. 然而, 到目前為止，對於裝配焊接溫度升高對內部層壓過程的影響，還沒有進行太多的研究, 現時仍有待業界進一步深入研究. 在本文中, the new grain boundary 等hing (Intergrain Etch for short as IGE) on the inner copper surface, combined with alternative treatment (ie tin sinking treatment), 使這一革命性的改進對多層板結構具有更强的協同效應. 本文稍後也將對此進行深入解釋.
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. 消除粉紅色圓圈的增强程度, 避免楔形斷裂, 並促進大面積薄板的水准製造過程, 等. 將詳細介紹.
(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, 必須完成强力清洗過程，以去除幹膜蝕刻劑和重污染指紋的殘留物.
(2) Initial processing
This site can protect the next site's micro-etching solution from pollutants, 並且可以提供合適的表面蝕刻電位, 從而提高後續的微刻蝕效果.
(3), micro-etching
The improved "sulfuric acid/“過氧化氫”微蝕刻液可以侵蝕銅資料的晶界，以獲得强附著力所需的表面形貌. 這種超深微蝕刻可以獲得所需的表面粗糙度，並使後續的機械結合强度更好. 與傳統黑色氧化絨毛剪切强度差的情况相比, 此處由銅資料製成的結構顯示出更好的剪切强度.
(4), enhanced processing
After the microetching of the inner copper surface is completed, 立即沉積灰色金屬錫層, 然後完成耐無鉛焊接的MLB壓制過程.
(2) Examination board and results
For this alternative oxidation treatment test board, 選擇了六層板和十二層板. 整個電路板由各種不同的基板組成，並與35mm銅箔匹配. 這些測試板可用於各種可靠性測試. 每批測試板必須進行撕裂强度測試，作為其他後續測試的參攷值. 初始撕裂强度測試後, 同一批樣品將經歷多次紅外無鉛回流過程. 之後, 進行另一個撕裂强度測試，以比較回流引起的板粘合强度可能惡化. 通常地, 從這類資訊中可以看出，無鉛組裝對 電路板s.
(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. 每個DOE樣品在混合過程的“穩態”槽中操作，以類比標準生產過程.
從預回流的效能來看, 眾所周知，傳統的發黑反應在標準FR4和無鹵資料中顯示出良好的效果； 然而, 預熱應力測試的結果不是很好, 在這種熱應力測試之後，附著力更為重要. 因此, 它無法承受多次無鉛回流操作. 事實上, 已發現粘附强度降低了50%以上. 同時, it was also discovered that the alternative blackening method (AO), grain boundary etching (IGE), 和AO加增強劑, and the new hybrid process (SecureHtg) of the inner copper surface, etc., 將在完成的多層板測試焊接後出現. 粘合强度損失. 然而, 混合過程的損失比其他方法小. 當混合工藝應用於無鹵素資料時, 粘附强度僅降低6%, 這比標準的替代黑化和28%和54%的正統黑化要好.
還發現混合工藝可以在各種電路板基板資料中通過無鉛回流焊，甚至T260的耐熱性測試也可以通過。 對於一些未能通過T288測試的樣品，發現故障是由於基板本身的問題，這與銅表面的處理無關。 由於極端高溫條件和隨後的薄膜失效，T288可能不是一種可靠的測試方法。 混合工藝的優异效能應來自錫和銅之間形成的介面鈷金化合物，該化合物在高溫壓制過程中已完全轉變為介面鈷金化合物層。 然而，强熱會導致銅和錫之間微觀結構的變化。 隨著介面處鈷金化合物厚度的新增，錫層的密度降低，這不可避免地導致在銅和錫之間的晶界附近形成不確定的微孔。 所有結果表明，錫原子將遷移到銅層，導致介面鈷金化合物的生長，並且在銅和IMC之間也將存在一種“突出的指狀結構”（ProfiliCfingerlike結構）。 這將大大新增機械結合力。
PCB製造， 在17t之前，仍然很難理解銅表面和環氧樹脂之間的化學鍵特徵. 過去有很多相關理論, 但是首先要知道的是銅表面形成了什麼樣的薄膜? 是早期的黑色氧化嗎? 或後期還原性黑氧化? 還是被黑色氧化所取代? 在真空中生成和存儲, 否則，由於吸濕，一些氧化銅將不可避免地在環境中水解, and further form Hydroxyl Group (Hydroxyl Group), 這些羥基將繼續與環氧樹脂呈微酸性，它將在中間發生反應, 然後在彼此之間形成化學鍵.
不同氧化位置表面粘附强度的差异由表面電荷决定, which is determined by the "surface isoelectric point" (ISO-electric point of Thesurface; IEPS). 使用無鹵素或標準FR4片材時, 新的混合氧化工藝提供的粘合强度將更好. 這種壓制後出現的高粘合强度, 重複無鉛回流焊後, 其强度值仍可保持在41b以上/in. 因此, 混合工藝將在未來無鉛需求中提供更好的工藝穩定性.
