关于PCB化学沉锡常见技术问题的分析研究与改善

【摘要】 PCB沉锡工艺是为有利于SMT与芯片封装而特别设计的在铜面上以化学方式沉积锡金属镀层，是取代Pb-Sn合金镀层制程的一种绿色环保新工艺，已广泛应用于电子产品、五金件、装饰品等。印刷线路板有两个较为常用的工艺：喷锡和沉锡。喷锡，主要是将PCB板直接侵入到熔融状态的锡浆里面，在经过热风整平后，在PCB铜面会形成一层致密的锡层，厚度一般为1um-40um。沉锡，主要是利用置换反应在PCB板面形成一层极薄的锡层，锡层厚度大约在在0.8um-1.2um之间，沉锡工艺更普遍应用在线路板表面处理工艺当中。本文就PCB化学沉锡导致的可焊性不良的问题进行详尽的分析与研究，希望能给业界同仁一点启发。

【关键词】 化学沉锡 喷锡 可焊性不良

一、前言

作为电子产业高速发展的基础工程，印制电路板（PCB）已是现代电子设备不可缺少的配件，无论上天下海之高端电子设备，还是家用电器和电子玩具都少不了负载电子元器件和电信号的PCB，PCB是随着整个电子信息产业的发展而发展的。沉锡工艺是较为常见的一种线路板表面处理技术，主要目的是为了保证电子元器件和线路板之间连接的牢固、可靠，使电信号的传输更加稳定，由此可见，沉锡技术在线路板制造工艺中的应用还是十分重要的。在实际生产过程中，化学沉锡也是有很多技术难题，沉锡不良、表面变色、厚度不均、厚度超差等等，这些问题了一直困扰着技术人员，本人根据这么多年的工作经验，结合自己扎实的理论基础，就化沉锡不良问题进行简要的剖析，具体如下。

二、 化学沉锡常见技术问题分析

化学沉锡是PCB沉锡工艺的一种，应用较为普遍，其工作原理是通过改变铜离子的化学电位使镀液中的亚锡离子发生化学置换反应，其实质是电化学反应。被还原的锡金属沉积在铜基材的表面上形成锡镀层，且其浸锡镀层上吸附的金属络合物对锡离子还原为金属锡起催化作用，以使锡离子继续还原成锡，其化学反应方程式为2Cu+4TU+Sn22Cu+（TU）2+Sn。化学沉锡层的厚度大约在在1um-40um之间，表面结构较为致密，硬度较大，不容易刮花；喷锡在生产过程中只有纯锡，所以表面容易清洗，正常温度下可以保存一年，并且在焊接的过程中不易出现表面变色的问题；沉锡，锡厚大约在在0.8um-1.2um之间，表面结构较为松散，硬度小，容易造成表面刮伤；沉锡是经过复杂的化学反应，药剂较多，所以不容易清洗，表面容易残留药水，导致在焊接中易出现异色问题，保存时间较短，正常温度下可以保存三个月，如果时间久会出现变色。化学沉锡板的主要缺陷表现为锡面发暗、锡面污染导致的可焊性不良问题，经过大量数据分析及现场调查，基本确定造成原因主要由以下几个方面，首先，生产过程药液拖带消耗：因锡槽药水具有粘度较大特性，致使生产带出量较大，从而导致锡槽药液消耗量大。同时，由于锡槽槽液大量带入硫脲洗槽，造成硫脲洗槽铜含量上升快，影响生产板清洗效果，易产生生产板锡面发暗等缺陷，最终导致硫脲洗废弃频率高，浪费固体硫脲；其次，烘烤时间不合适；再次，化学沉锡加工末期，因槽液拖带严重，致使锡面清洗不净，造成可焊性不良。

三、改善措施

根据上面的分析，我们采取相应的实验方法M行改善，首先优化生产工艺流程，优化前的工艺流程为：预浸锡槽锡槽1锡槽2硫脲洗一级水洗二级水洗三级水洗一级水洗二级水洗三级水洗；优化后的工艺流程为，预浸锡槽锡槽1锡槽2后浸锡硫脲锡一级水洗二级水洗一级水洗二级水洗三级水洗，此工艺流程大大改善了生产过程中药液被拖带消耗的问题；其次，对锡槽的各项工艺参数进行调整，然后经过反复验证与确认，找到沉锡的最佳工艺参数；再次，对烘板时间进行优化，不仅能有效改善板面质量，还能提升生产效率，降低制造成本；最后，设备优化，增加设备循环泵，循环量要求7-10T.O/Hr，加热及冷却，震动设置为：开10秒/关50秒。经过一系列行之有效的技术手段，最终找到了化学沉锡不良的根本原因，并得到根本解决，效果如上图所示。

四、结论及下一步工作方向

印制板的表面处理工艺中，化学沉锡作为一种表面处理工艺是近几年的事，而其发展势头很猛，它能与免洗和低活性的助焊剂搭配，可以经过三次以上的热处理，检查方便，储存期长，成本低。世界各地新工艺、新技术、新材料、新方法、新设备层出不穷，为线路板行业的高速发展提供了非常有力的支撑与保障。作为一名工程技术人员，就要与时俱、紧跟时代步伐，积极发现生产过程中存在的问题与不足，脚踏实地改善，细心专研，并将成功经验平面展开，为行业发展与进步贡献自己更大力量！

参 考 文 献

[1] 徐欢『化学沉锡工艺的实践及化锡产品共性问题的分析与解决， 2007 - 2007春季国际PCB技术/信息论坛

[2] 苏章泗 『化学沉锡工艺初探， 印制电路信息，2001（5）