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为什么PCB表面要涂(镀)覆层?

2019-12-31 16:26:00

PCB表面涂(镀)覆层的必要性

为了保证PCB上焊接盘铜表面在焊接前不被氧化和污染,必须采用表面涂(镀)覆层加以保护,而表面涂(镀)覆层必须满足必要而充分的条件才能达到目的。

  铜是仅次于银的优良导体和好的物理性能(如延展性等)的金属,加上储量相当丰富、成本不高,因此铜被PCB选用为导电材料。但是铜是活泼金属,其表面是极易于氧化而形成氧化层(氧化铜和氧化亚铜),这个氧化层往往是造成焊接点故障而影响可靠性和使用寿命。据统计,PCB的使用故障70%来自于焊接点上,主要原因是:

(1)由于焊盘表面污染、氧化等组成焊接不完整、虚焊等引起的;

(2)由于金-铜间互为扩散形成扩散层或锡-铜间形成金属间互化物,从而引起界面疏松、脆裂等故障。所以PCB用于焊接的铜表面必须采用可焊性保护层或可焊性阻档层加以保护,才能减轻或避免发生故障问题。


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PCB表面涂(镀)覆层的要求性

从PCB焊盘上焊接元组件的过程和检测结果来看,对PCB焊盘上表面涂(镀)覆层的要求主要有如下五个方面。

耐热性:在焊接高温度下,表面涂(镀)覆层仍然能保护PCB焊盘铜表面不被氧化并使焊料进入到铜(或金属)表面而实现连接。有机的表面涂(镀)覆层的耐热性是指它的熔点和热分解(挥发)温度的性能,其熔点应与焊料(锡)的熔点接近或略低,但其热分解温度(≥350℃)应该远大于焊料的熔点温度和焊接温度,才能保证在焊接时铜表面不发生氧化。金属的表面镀覆层的耐热性能是不存在这个问题的。

 覆盖性:对于有机耐热可焊性涂覆层(含助焊剂)在焊接前和焊接过程中,能够完整覆盖在铜焊盘表面上不被氧化和污染,只有在熔融焊料焊接到铜焊盘表面后才能游离开、分解挥发去、漂浮(覆盖)在焊点表面上。因此,为了保证熔融焊料完整焊接在连接盘上,熔融有机表面涂覆层的表面张力要小、分解温度要高,才能保证在焊接前和过程中有很好的覆盖能力。同时,其比重比熔融焊料(锡)要小得多,以保证熔融焊料挤压并渗透到铜表面上,所以有机表面涂覆层的覆盖性是指它在焊接温度下的表面张力、比重等的性能。而金属的表面镀覆层是在焊接时部分熔入焊料中亦或在阻档层表面上而实现连接。

残留物:有机耐热可焊性涂(镀)覆层的残留物是指在焊料焊接后,在焊接盘上或焊点上的残留物。一般来说,这些残留物是有害的(如有机酸类或卤化物等),应该加以去除,所以在焊接后要采用清洗措施。现在有免清洗的焊接技术,那是因为有机的表面涂(镀)覆层的焊接后残留物很少(绝大部分都已分解和挥发掉)。

 腐蚀性 :有机耐热可焊性涂(镀)覆层的腐蚀性是指在焊料焊接后对PCB表面存在着腐蚀现象,如对PCB基材表面、金属层上等发生腐蚀。这是因为在有机耐热可焊性涂(镀)覆层中或多或少都存在着卤化物或有机酸(主要是为了进一步清除铜焊盘上残留氧化物与污染物),但是这些酸性物质在焊接后存在是有害的,除了分解挥发外,不足必须进行清洗除去。

环保性 :表面涂(镀)覆层的环保性是指:在形成涂覆层过程中产生的废水和焊接后清洗的废液应是容易处理、成本低并不污染环境的物质。

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