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印制電路板表面終飾工藝的研究與發(fā)展趨勢印制電路板表面終飾工藝的研究與發(fā)展趨勢1一時代背景和意義(一)中國已成為PCB生產大國

1.中國是世界PCB生產企業(yè)重要的轉移地2.中國大陸約有1200生產企業(yè)3.中國PCB產量約占世界總產量25%以上一時代背景和意義(一)中國已成為PCB生產大國2至2019年全球PCB產值預估至2019年全球PCB產值預估32019年PCB產值比重2019年2019年PCB產值比重2019年4(二)意義

在這樣的背景下,產品的市場前景十分廣闊,不久的將來,中國將涌現出一批國際知名的PCB品牌。對PCB行業(yè)具有較大的社會經濟意義(二)意義5二無鉛化勢在必行1.鉛是重金屬元素,是常見的工業(yè)和環(huán)境毒物①對神經系統(tǒng)的損害:不可逆大腦損傷,甚至發(fā)生鉛腦瘤;影響嬰幼兒大腦發(fā)育,智力低下;使人的神經系統(tǒng)紊亂②對心血管系統(tǒng)的損害:貧血、高血壓、動脈硬化③對泌尿系統(tǒng)的損害:腎病是鉛中毒的一種表現形式

二無鉛化勢在必行1.鉛是重金屬元素,是常見的工業(yè)和環(huán)境毒62.實施ROHS指令的重要性及核心內容和目的2019年2月13日,歐盟議會與歐盟部長會議組織正式批準WEEE各ROHS的官方指令生效,強烈要求2019年7月1日起在歐盟市場上銷售的電子產品必須為無鉛的電子產品。2.實施ROHS指令的重要性及核心內容和目的7〈ROHS主要內容〉〈ROHS指令目的〉

保護環(huán)境和人類健康〈ROHS主要內容〉83.中國的ROHS指令由國家發(fā)改委、環(huán)保局、商務部、工商管理總局、海關總署、信息產業(yè)部六部委聯合簽署的《電子信息產品生產污染防治管理辦法》歐盟ROHS指令禁用的六種有害物質,中國同樣生效。自2019年7月1號起投放市場的國家重點監(jiān)管目錄內電子不能含有鉛。結論:無鉛化已勢在必行3.中國的ROHS指令9三印制電路板的無鉛化(一)無鉛焊料

全球性研究已有成果SAC305合金(Sn/3.0Ag/0.5Cu)目前應用較多,它的低共熔點217℃,比常規(guī)SnPb合金低共熔點183℃高,熱平操作溫度255℃-265℃之間。三印制電路板的無鉛化(一)無鉛焊料10錫銅Sn/0.3Cu(Sn99.7Cu0.3)熔點227℃板面涂覆層呈發(fā)暗,顆粒狀,大晶粒結構質量差,操作溫度260℃-270℃錫銅鎳Sn/0.3Cu/0.02-0.05Ni最近日商NS公司推出具有專利的SCN無鉛焊料,不論在無鉛噴錫和波風焊中效果較好錫銅鈷Sn/0.3Cu/0.06Co與Sn/Ag/Cu潤濕效果一樣好,廉價的鈷將成SAC的良好替代品。操作溫度265℃錫銅Sn/0.3Cu(Sn99.7Cu0.3)11(二)無鉛焊料的弱點熔點高焊料易氧化,外觀粗糙潤濕性差,擴展性差,焊接性能差(二)無鉛焊料的弱點12(三)PCB無鉛化表面涂覆的工藝選擇1.PCB產業(yè)技術的趨勢

(1)PCB趨向薄型化4層PCB的厚度由原來的1.6mm發(fā)展至0.4mm(2)線路與間隙的細小化線路間隙<0.125mm(3)焊點表面的高平整性(4)提高焊接點和層間連接的耐熱可靠性2.PCB無鉛化工藝選擇目前適合PCB無鉛化的表面處理主要有以下五種:化學鍍鎳/置換鍍金、浸銀、浸錫、OSP(有機焊接保護劑)、無鉛熱風整平工藝(三)PCB無鉛化表面涂覆的工藝選擇13(1)化學鍍鎳/置換鍍金(1)化學鍍鎳/置換鍍金14(2)浸銀(2)浸銀15(3)浸錫(3)浸錫16(4)OSP(有機焊接保護劑)(4)OSP(有機焊接保護劑)17(5)無鉛熱風整平工藝(5)無鉛熱風整平工藝18結論:

當電子行業(yè)走向無鉛焊接的時候,無鉛熱風整平仍然是PCB可焊性保護的優(yōu)選方法,而無鉛熱風整平助焊劑是無鉛噴錫的關鍵材料。結論:19印制電路板無鉛焊料涂覆

——熱風整平工藝(一)無鉛熱風整平概述把已前處理好的印制電路板首先浸入無鉛熱風整平助焊劑中,去除銅盤及銅導線上的氧化銅,露出光亮的銅面,然后浸入熔融的無鉛焊料中,形成了錫銅合金,再通過熱風將PCB表面上及金屬化孔內多余的焊料吹掉,得到一個平滑、均勻而且光亮的焊料涂覆層。印制電路板無鉛焊料涂覆

——熱風整平工藝(一)無鉛熱風整平概20(二)無鉛熱風整平工藝流程(二)無鉛熱風整平工藝流程21(三)過程示意圖

(三)過程示意圖22(四)無鉛熱風整平工藝參數

熱風整平工藝雖然簡單,但是要保證優(yōu)良的印制板,許多的工藝參數需要掌握。例如焊料溫度、風刀氣流溫度、風刀熱風壓力、操作時間和提升速度等。另外所有的參數要根據PCB外在條件及加工要求作相應的調整變化(板厚、板長、單面、雙面、多層板等)(四)無鉛熱風整平工藝參數23HASL設備參數HASL設備參數24(五)無鉛熱風整平助焊劑的成份和作用1.成份:⑴水溶性載體⑵活化劑⑶抗氧劑⑷表面活化劑⑸溶劑(五)無鉛熱風整平助焊劑的成份和作用252.作用【浸無鉛助焊劑】活化劑快速除去銅表面的氧化層,露出光亮銅面CuO+2H+Cu+H2O保護已潔凈的銅面不受氧化,載體粘附在PCB上,與空氣中氧氣隔絕,達到保護目的降低表面張力,潤濕銅表面2.作用26【噴錫】分垂直式、水平式兩種,以垂直式為例講述快速去除熔融無鉛錫料表面的氧化層降低無鉛錫料與銅表面的界面張力,使銅充滿潤濕焊料無鉛錫料在銅表面鋪展,增強了焊料與銅的結合力保護PCB少受熱沖擊,使板面阻焊漆少受熱沖擊,不損壞、不起泡保護熔融錫面少受氧化,減少爐內錫渣【后處理】繼續(xù)保護噴錫面不受氧化【噴錫】27(六)無鉛熱風整平助焊劑的研究

無鉛熱風整平工藝是現在印制板制造中最普遍、最成熟的應用技術,前面講了7大優(yōu)點,只要克服缺點,它就是PCB無鉛化工藝的方向(六)無鉛熱風整平助焊劑的研究281.無鉛熱風整平助焊劑——XHF-2

我公司自主開發(fā)的無鉛熱風整平助焊劑——XHF-2,具有以下創(chuàng)新點:創(chuàng)新點一自主設計合成了去氧化物能力強、酸度低、腐蝕性小、溫度適應性廣、潤濕性好的活性劑。由活性劑配成的助焊劑,具有下列優(yōu)點:(1)大大提高了助焊劑的活性和助焊能力(2)降低了界面張力,增加了助焊劑的潤濕性。因為活性劑和氧化銅作用,生成了具有環(huán)狀結構的配合物,結構如下:1.無鉛熱風整平助焊劑——XHF-229有的也生成雙環(huán)結構的螯合物:從焊接效果看,與其它同類產品相比較,具有明顯的優(yōu)勢。(見焊盤切片對比圖)有的也生成雙環(huán)結構的螯合物:30最新-印制電路板的研究與發(fā)展趨勢-課件31

(3)焊接溫度適應性廣(4)酸度低腐蝕性小創(chuàng)新點二研發(fā)了由耐熱水溶性高分子材料組成的新型助焊劑載體,由該載體配成的助焊劑具有粘度小、潤濕性好、制成的PCB絕緣電高(平均值達到5.6×1012Ω)等特點。(1)由該載體配成的熱風整平助焊劑,成功解決了紅孔問題。(見紅孔切片對比圖)(3)焊接溫度適應性廣32最新-印制電路板的研究與發(fā)展趨勢-課件33(2)本產品是一種環(huán)保型助焊劑,對環(huán)境的污染少,保證了焊接工人的身體健康。(3)粘度小,薄薄的一層便能保護PCB少受熱沖擊而造成翹曲,扭曲等缺陷,防止阻焊漆起泡和阻焊漆部位上錫。(4)本產品在載體的作用下,常溫(-10℃-40℃)條件下不受影響。創(chuàng)新點三開發(fā)了一種同時具有活化功能和清潔功能的螯合劑,提高了焊接質量、減少了無鉛焊料的氧化,簡化了生產工序。在助焊劑中,具有螯合能力的化合物,與高溫錫爐表面的金屬氧化物作用生成了螯合物。實踐證明它是高溫無鉛焊料的活化劑又是優(yōu)良的清潔劑。螯合物熱重曲線圖見下頁(2)本產品是一種環(huán)保型助焊劑,對環(huán)境的污染少,保證了焊接工34最新-印制電路板的研究與發(fā)展趨勢-課件352.XHF-2與同類產品性能指標比較與同類產品性能指標比較一覽表2.XHF-2與同類產品性能指標比較與同類產品性能指標比較一36整體而言:熱風整平PCB表面涂覆處理可以達到最佳的潤濕效果,它不會受到焊膏的影響。美國MetallicResourcesInc公司技術人員通過對不同表面涂覆處理的電路板進行合金涂覆測試后的平均情況比較,發(fā)現無論采用什么樣的無鉛化合金,所有的焊膏都能夠與經過熱風整平涂覆的電路板很好的適應,展現了傳統(tǒng)的熱風整平技術在無鉛化工藝中的廣泛應用前景整體而言:熱風整平PCB表面涂覆處理可以37結束語當電子工業(yè)轉向無鉛化焊接的時候,熱風整平技術仍然繼續(xù)是維護可焊性的優(yōu)選方法。它繼續(xù)保持著好的性價比、最佳潤濕效果、良好的可焊性、好的工藝兼容性、優(yōu)良的保存壽命、對ICT檢測無負面影響、工藝成熟分布面廣。因此,在無鉛的環(huán)境條件下,無鉛熱風整平仍有其廣闊的前途。未來最大的PCB市場是在亞洲,特別是中國,作為中國PCB行業(yè)一線的工作者和研究者,讓我們共同的激情工作,創(chuàng)新工作!為中國的PCB行業(yè)貢獻我們的力量!

謝謝大家!?。〗Y束語當電子工業(yè)轉向無鉛化焊接的時候,熱風整38印制電路板表面終飾工藝的研究與發(fā)展趨勢印制電路板表面終飾工藝的研究與發(fā)展趨勢39一時代背景和意義(一)中國已成為PCB生產大國

1.中國是世界PCB生產企業(yè)重要的轉移地2.中國大陸約有1200生產企業(yè)3.中國PCB產量約占世界總產量25%以上一時代背景和意義(一)中國已成為PCB生產大國40至2019年全球PCB產值預估至2019年全球PCB產值預估412019年PCB產值比重2019年2019年PCB產值比重2019年42(二)意義

在這樣的背景下,產品的市場前景十分廣闊,不久的將來,中國將涌現出一批國際知名的PCB品牌。對PCB行業(yè)具有較大的社會經濟意義(二)意義43二無鉛化勢在必行1.鉛是重金屬元素,是常見的工業(yè)和環(huán)境毒物①對神經系統(tǒng)的損害:不可逆大腦損傷,甚至發(fā)生鉛腦瘤;影響嬰幼兒大腦發(fā)育,智力低下;使人的神經系統(tǒng)紊亂②對心血管系統(tǒng)的損害:貧血、高血壓、動脈硬化③對泌尿系統(tǒng)的損害:腎病是鉛中毒的一種表現形式

二無鉛化勢在必行1.鉛是重金屬元素,是常見的工業(yè)和環(huán)境毒442.實施ROHS指令的重要性及核心內容和目的2019年2月13日,歐盟議會與歐盟部長會議組織正式批準WEEE各ROHS的官方指令生效,強烈要求2019年7月1日起在歐盟市場上銷售的電子產品必須為無鉛的電子產品。2.實施ROHS指令的重要性及核心內容和目的45〈ROHS主要內容〉〈ROHS指令目的〉

保護環(huán)境和人類健康〈ROHS主要內容〉463.中國的ROHS指令由國家發(fā)改委、環(huán)保局、商務部、工商管理總局、海關總署、信息產業(yè)部六部委聯合簽署的《電子信息產品生產污染防治管理辦法》歐盟ROHS指令禁用的六種有害物質,中國同樣生效。自2019年7月1號起投放市場的國家重點監(jiān)管目錄內電子不能含有鉛。結論:無鉛化已勢在必行3.中國的ROHS指令47三印制電路板的無鉛化(一)無鉛焊料

全球性研究已有成果SAC305合金(Sn/3.0Ag/0.5Cu)目前應用較多,它的低共熔點217℃,比常規(guī)SnPb合金低共熔點183℃高,熱平操作溫度255℃-265℃之間。三印制電路板的無鉛化(一)無鉛焊料48錫銅Sn/0.3Cu(Sn99.7Cu0.3)熔點227℃板面涂覆層呈發(fā)暗,顆粒狀,大晶粒結構質量差,操作溫度260℃-270℃錫銅鎳Sn/0.3Cu/0.02-0.05Ni最近日商NS公司推出具有專利的SCN無鉛焊料,不論在無鉛噴錫和波風焊中效果較好錫銅鈷Sn/0.3Cu/0.06Co與Sn/Ag/Cu潤濕效果一樣好,廉價的鈷將成SAC的良好替代品。操作溫度265℃錫銅Sn/0.3Cu(Sn99.7Cu0.3)49(二)無鉛焊料的弱點熔點高焊料易氧化,外觀粗糙潤濕性差,擴展性差,焊接性能差(二)無鉛焊料的弱點50(三)PCB無鉛化表面涂覆的工藝選擇1.PCB產業(yè)技術的趨勢

(1)PCB趨向薄型化4層PCB的厚度由原來的1.6mm發(fā)展至0.4mm(2)線路與間隙的細小化線路間隙<0.125mm(3)焊點表面的高平整性(4)提高焊接點和層間連接的耐熱可靠性2.PCB無鉛化工藝選擇目前適合PCB無鉛化的表面處理主要有以下五種:化學鍍鎳/置換鍍金、浸銀、浸錫、OSP(有機焊接保護劑)、無鉛熱風整平工藝(三)PCB無鉛化表面涂覆的工藝選擇51(1)化學鍍鎳/置換鍍金(1)化學鍍鎳/置換鍍金52(2)浸銀(2)浸銀53(3)浸錫(3)浸錫54(4)OSP(有機焊接保護劑)(4)OSP(有機焊接保護劑)55(5)無鉛熱風整平工藝(5)無鉛熱風整平工藝56結論:

當電子行業(yè)走向無鉛焊接的時候,無鉛熱風整平仍然是PCB可焊性保護的優(yōu)選方法,而無鉛熱風整平助焊劑是無鉛噴錫的關鍵材料。結論:57印制電路板無鉛焊料涂覆

——熱風整平工藝(一)無鉛熱風整平概述把已前處理好的印制電路板首先浸入無鉛熱風整平助焊劑中,去除銅盤及銅導線上的氧化銅,露出光亮的銅面,然后浸入熔融的無鉛焊料中,形成了錫銅合金,再通過熱風將PCB表面上及金屬化孔內多余的焊料吹掉,得到一個平滑、均勻而且光亮的焊料涂覆層。印制電路板無鉛焊料涂覆

——熱風整平工藝(一)無鉛熱風整平概58(二)無鉛熱風整平工藝流程(二)無鉛熱風整平工藝流程59(三)過程示意圖

(三)過程示意圖60(四)無鉛熱風整平工藝參數

熱風整平工藝雖然簡單,但是要保證優(yōu)良的印制板,許多的工藝參數需要掌握。例如焊料溫度、風刀氣流溫度、風刀熱風壓力、操作時間和提升速度等。另外所有的參數要根據PCB外在條件及加工要求作相應的調整變化(板厚、板長、單面、雙面、多層板等)(四)無鉛熱風整平工藝參數61HASL設備參數HASL設備參數62(五)無鉛熱風整平助焊劑的成份和作用1.成份:⑴水溶性載體⑵活化劑⑶抗氧劑⑷表面活化劑⑸溶劑(五)無鉛熱風整平助焊劑的成份和作用632.作用【浸無鉛助焊劑】活化劑快速除去銅表面的氧化層,露出光亮銅面CuO+2H+Cu+H2O保護已潔凈的銅面不受氧化,載體粘附在PCB上,與空氣中氧氣隔絕,達到保護目的降低表面張力,潤濕銅表面2.作用64【噴錫】分垂直式、水平式兩種,以垂直式為例講述快速去除熔融無鉛錫料表面的氧化層降低無鉛錫料與銅表面的界面張力,使銅充滿潤濕焊料無鉛錫料在銅表面鋪展,增強了焊料與銅的結合力保護PCB少受熱沖擊,使板面阻焊漆少受熱沖擊,不損壞、不起泡保護熔融錫面少受氧化,減少爐內錫渣【后處理】繼續(xù)保護噴錫面不受氧化【噴錫】65(六)無鉛熱風整平助焊劑的研究

無鉛熱風整平工藝是現在印制板制造中最普遍、最成熟的應用技術,前面講了7大優(yōu)點,只要克服缺點,它就是PCB無鉛化工藝的方向(六)無鉛熱風整平助焊劑的研究661.無鉛熱風整平助焊劑——XHF-2

我公司自主開發(fā)的無鉛熱風整平助焊劑——XHF-2,具有以下創(chuàng)新點:創(chuàng)新點一自主設計合成了去氧化物能力強、酸度低、腐蝕性小、溫度適應性廣、潤濕性好的活性劑。由活性劑配成的助焊劑,具有下列優(yōu)點:(1)大大提高了助焊劑的活性和助焊能力(2)降低了界面張力,增加了助焊劑的潤濕性。因為活性劑和氧化銅作用,生成了具有環(huán)狀結構的配合物,結構如下:1.無鉛熱風整平助焊劑——XHF-267有的也生成雙環(huán)結構的螯合物:從焊接效果看,與其它同類產品相比較,具有明顯的優(yōu)勢。(見焊盤切片對比圖)有的也生成雙環(huán)結構的螯合物:68最新-印制電路板的研究與發(fā)展趨勢-課件69

(3)焊接溫度適應性廣(4)酸度低腐蝕性小創(chuàng)新點二研發(fā)了由耐熱水溶性高分子材料組成的新型助焊劑載體,由該載體配成的助焊劑具有粘度小、潤濕性好、制成的PCB絕緣電高(平均值達到5.6×1012Ω)等特點。(1)由該載體配成的熱風整平助焊劑,成功解決了紅孔問題。(見紅孔切片對比圖)(3)焊接溫度適應性廣70最新-印制電路板的研究與發(fā)展趨勢-課件71(2)本產品是一種環(huán)保型助焊劑,對環(huán)境的污染少,保證了焊接工人的身體健康。(3

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