热风整平工艺上锡不良问题的探讨

多余 焊 料 吹 掉 ， 从而 得 到一 个 光 滑 、均 匀 并 且 光亮 一
４ ． ２．
合起来 在线 路板 金属 孔 内和 印制导 线上涂 覆共 晶焊 料
．
．
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表面涂覆 Ｓ ｒ ｃ Ｆｎｓ ｕ ａｅ ｉｉ ｆ ｈ
的工 艺 。热风 整平 时，先 把清 洁好 的线 路板 浸 上助焊
手 段 对 热 风 整 平 工 艺 中 的 上 锡 不 良 问题 进 行 了分 析 探 讨 。 结 果 发 现 ： 上 锡 不 良Ｐ Ｄ Ａ位
存在 克 氏空孔 ，锡层 中舍有铜元 素 ，其原 因是基板 中的ｃ 原 予以扩 散方式通过界 面 ｕ ｃ ｎ层进入锡面基体 中所致，造 成上锡 不良，导致可焊性差 。 ｕｓ
图４ 焊料 ／ 接 头 微 观 组 织 的 Ｓ Ｍ图 铜 Ｅ
由 以 上 分 析 可 知 ， 线 路 板 热 风 整 平 时 ， 锡 与
铜 互 相 接 触 ，存 在 一 个 铜 、锡 界 面 。 金属 之 间互 相
渗 透 ，形 成 合 金 扩 散 。 在 高 温 下 ， 这 种 现 象 尤 为
分析可知，焊料与铜面的界面上形成 了Ｉ 层 ，为 ＭＣ
ＣｕＳ 。在热 风 整平 过程 中 ，基 板 中 的铜原 子 以扩 ｎ相
明显 。铜 基 体 对 锡 有 较 好 的 渗 透 作用 ，渗 透 速 度 较 快 ，而 锡 也 向铜 合 金 基 体 渗透 ， 随着 时 间 的推 移 ，
的焊 料 涂 覆 层 。虽 然 热 风 整 平 ｒ艺 得 剑 了』‘ 的 廊 泛 用 ，但 针 对 该 工 艺 的 品质 保 证绝 非 易事 。本 文从 基 本 工艺 出 发，利 用Ｘ— ａ 、Ｓ Ｍ、Ｅ 等 分析 手段 ， Ｒｙ Ｅ ＤＳ 对 热风 整 平 （ 铅 喷 锡 ）中 常 见的上 锡 不 良问题 进 无 行 了探 讨 。
剂 ，随后浸 在 熔融 的焊 料 里浸涂 焊 料 ，然 后 线路 板从
两 个风 刀之 间通过 ，用 风 刀 的热压 缩空 气把 线路 板上 的多余 焊料 吹 掉 。 同时排 除金 属化 孔里 的多余 焊 料 ， 使 印制导 线表 面上 没有 焊 料堆 积 ，也不 堵孔 。从 而得 到 一个 平滑 、均匀 而 光亮 的焊 料涂覆 层 。
．．
组 成 的扩 散 层 ，一 个 由Ｃ ｎ 成 ，靠 近 铜 基 体 一 ｕＳ 组 边 ；靠 近 锡镀 层一 边 ，其 组成 为ｃ ｎ。因 为铜 的熔 ｕＳ
４． ３．
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热 风 整 平 又 称 喷 锡 ，是 将 线 路 板 浸 入 熔 融 的焊 料 ｆ ， 再 通 过 热风 将 线 路 板 的表 面 及 金 属 化孔 内 的 ｛ 】
１ 热风 整平 工艺 介绍
１ １ 热风整平原理 ．
热 风整 平 工 艺 实 际 上 是 浸 焊和 热 风 整 平 ＿ 者 结 Ⅲ ：
热 风整 平 工 艺能 得 到 一 个平 滑 而 均 匀的焊 料 涂 覆 层 而被 广泛 的应 用 于Ｐ Ｂ 业 。 然 而 ， Ｃ行
；
针对该 工艺的品质保证 绝非 易事。热风整平工艺受助焊剂 、温度等 因素 的影 响，在品
质上容 易出现上锡 不 良、涂层不均 －等 不 良问题。本文 利用Ｘ Ｒ ｙ Ｅ 、Ｅ Ｓ ｑ － ａ 、Ｓ Ｍ Ｄ 等分析
导致 在锡 面基 体 中形 成一 些粗 大 的ｃ ｎ相 。研 究认 ｕＳ 为 ＿，在 焊 料 巾添 加 少量 的稀 土 元 素ｃｅ ４ ＿ ，能 抑制 铜 原 子在 Ｉ ＭＣ界 面 中的扩 散 ，同时使 界 面Ｉ ＭＣ的形态 从 最 初 的扇 贝状 向较 为平 整 的平 层状 转 变 ，从 而 提 高 焊 料涂 覆层 的焊 接性 能 ，如 图４ 所示 。
作用 ，防 【焊料 氧 化 。 Ｌ
元素
Ｃ Ｏ
雨量／ ％
３３７７ ５２ ２
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原 了 。
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２ 上锡 不 良问题 分 析
热 风整 平 工 艺的控 制 较难 ，在 生产过 程 中受各 种 因素 的影 响，上锡 不 良问题 时有 发生 ， 由图 １ 可知 ，图 中发生 了 明显 的上锡 不 良问题 。通过Ｘ— ＢＮ 试仪测 量 Ｒｙ 锡厚 ，测 出上锡 不 良板 的锡厚为０８ｕ ． ｍ～０ １ ｍ。 ． ９ｐ
（ Ｊ ‘ ｕＮ ｉ ａ Ｃ — Ｓｎ （ 】 ｎ Ｃｕ Ｎ ｉ ％ Ｃｅ ｂ Ｓ — — ＋０ １
外 ，不 良板 中存 在 大 量 的克 氏 空孔 ，而 正 常 板 中仅
存 在 极少 量 的克 氏空孔 。 热 风 整 平 的 原 理 是 通 过 高温 使 焊锡 融 化 并和 板 面 的铜 生成 Ｉ ＭＣ （ 面合 金化 合物 ）层 ，而影 ｎ Ｓ 界 ￣ ＭＴ 组装 焊 接 的关 键 因数 是板 件 锡 面 的纯 锡 特 性 。 由 图
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１２ 预 涂 助 焊 剂 原 理 ．
热 风 整 平 所 采 用 的 助 焊 剂 是 一 种 专 用 的助 焊 剂 。它 在 热 风 整 平 时 的作 用 是 活 化 线 路 板 上 暴 露 的 铜 表 面 ， 改善 焊 料 在 铜 表 面 的润 湿 性 ； 同时 保 证 层 压 板 表 面 不 过 热 ，在 整 平 后 冷 却 时 为 焊 料 提 供 保 护
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图 ３ 正 常 板 锡 面 Ｓ Ｍ与 能谱 图 Ｅ
图２ 、图３ 别 是对 图１ 的不 良锡 而 与正 常 锡 面 分 中 进行 的 电 子扫 描 显 微 镜 （ ＥＭ ）与 能 谱 分 析 结果 。 Ｓ一 由分 析 结 果 可 知 一 上锡 不 良板 的锡 面含 有 铜 元 素 ， 同 时碳 元 素 含 量 为３ ．７ ３７ ％，锡 含 量 仅 为５ ．５ ９８ ％；正 常板 锡 面 的锡 含量 为７ ．４ ８４ ％，碳 含 量仅 为９５ ％。此 ．８
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热 风 整 平 工 艺上 锡 不 良问题 的探 讨
曹凑先 张义兵 陆通贵 陈家逢 邓 峻
（ 深圳 市 崇达 电路 技 术股份 有 限公 司 ，广 东 深圳 ５８０ ） １１３
摘 要
得 到 了 快 速 的 发 展 。 目前 ， 常 用 的 表 面 处 理 方 式 有 热 风 整 平 、 化 学 镍 金 、 电 镀 镍 金 、 有 机 保 焊 剂 （ Ｐ ＯＳ ）、化 学 沉银 等 。随着 用户 对裸 铜上 涂覆 助焊 刺 （ ＭＯ Ｃ）的线 路板 需 求量 日益 增大 ，热风 整平 Ｓ Ｂ 技 术得 到 了迅速 发展 【 １ 】 。
关键 词 线 路 板 ；热 风 整 平 ；上 锡 不 良 ； 界 面 合 金 层 ；克 氏 空 子 Ｌ 中 图分 类 号 ：Ｔ ４ Ｎ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ — ０ ６ （ ０ １】 — ０ ２ ０ ０９０９ ２ １ ８０４—３
Ｓｔ ｕｄｙ ０ ｄｅ ｅ ｔｎｇ ０ ｔａ ｒｓ ｌ ｒｌｖｅｉ ｇ ｎ ｗ ｔｉ ｆｈｏ ｉ ｏ ｄｅ ｅ ｌｎ
Ｃｔ ｌ
２ 上 锡 不 良板 锡 面 ＳＥ Ｍ与 能 谱 图
最量／ ％
９５ ８
６７ ３
原 — ％
４１３ ６ ２ｌ８ ３ ２５ ３ ３ ８ ４２
５２ ５ ７８４ ４
．黟 图 １ 热 风 整 平 中 的上 锡 不 良 图
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