IPC CH-65B CHINESE.pdf - 第51页

5.4.3 板和元器件表⾯处理普通的无铅 PCB 表面处理包括化学镍 / 浸金（ EIG ）、浸锡（ ImSn ）、浸银（ ImAg ）和有机可焊性保护层（ OSP ）。这些表面处理很容易受腐蚀和储存期问题影响。相反， HASL （热风整平）表面处理有很厚的保护性金属，因而能很好防腐蚀，大约 50 微米的低活…

• 元器件和基板情况。

• 原材料、工艺、化学品之间的相互作用。

被选择的印制电路板应当代表每一种产品硬件最关键的组件，包括通孔、表贴、细节距、BGA、混

装技术、高频和电源电路。建议样品数量为10。

注：有可能的话，最好直接测试客户的实际样本。

用来制作测试试样的物料、应用方法、设备和工艺应当与生产实际产品的硬件一致。PCB的测试应

当包

括光学的、机械的和表面评估。

注：此处应该使用适当的技术。如果预期使用的物料批之间有很大的差异，那可能要鉴定这些关键

或者敏感的物料并增加测试数量，而不是只测试一个批号。

5.3.4 ASTM和其它测试标准 ASTM发布了有助于设计工程师、制造工程师和工艺工程师选择最合

适清洗剂和工艺的标准。

为确定物料与清洗工艺的兼容性，ASTM标准第2章节中注明了物料兼容性

要求。

应该注意到有很多其它的腐蚀标准。网上能搜索到大量条目。一些是有关功能的，一些涉及到直接

检测产品的腐蚀。例如，包括ACE（美国腐蚀工程师协会），ISO和EFC（欧洲腐蚀科学联合会），

GfKorr（德国腐蚀保护学会）。合适的腐蚀测试可以以客户为导向。

5.4 PCB组件⽆铅化的影响无铅焊接可能增加物料兼容性问题。许多PCB组件板的表面处理、

层

压板和元器件将改变以经得起达到260° C[500° F]的焊接温度。PCB板的表面处理正由热风焊料整平

过渡到适用于细节距表面贴装组件共面要求的工艺。共面板表面处理，如铜面上的OSP、浸银、浸

锡和浸金后无电镀镍，只有短的保存期限并且更容易受腐蚀。助焊剂成分将基于高分子量材料，这

种高分子材料能够改善热稳定性、减少表面张力和使焊料更易润湿（具

有良好助焊效果）。

更高的焊接温度，小型化和增加的润湿能力将改变助焊剂残留物。由于热量影响，高分子量助焊剂

残留可能更难清洗，具有更复杂的成分并增加回流过程中的副作用。清洗材料，清洗设备和工艺条

件也可能变更。组件可能需要更长的洗涤周期（即更长时间的化学暴露），增加冲击能量，热度和时

间。这些因素将影响物料兼容性问题。

以下小节将讨论有关于PCB制造、元器件、板和元器件表面处理、组装材料和组装设备

的兼容性问

题。设计问题在单独的章节中讨论。

5.4.1 PCB制造一般而言，用户清洗观点认为传统锡铅到基于物料组成的无铅应该是一个无缝过

渡。然而，用到的阻焊膜和板的表面处理可能受到无铅PCB制造过程中更高温度的影响。阅读第5.5.6

节关于不合适的阻焊膜烘烤温度。

5.4.2 元器件使用锡铅焊料的制造工艺中，关注点集中在元器件形状和焊膏印刷、元器件贴片、

回流焊接的工艺

能力。元器件耐温性或者最大升温速度很少考虑。锡铅回流过程极少超过最大允许

温度和最大允许升温速度。无铅材料要求更清楚认识元器件规格。假设元器件的温度容忍值或者湿

度敏感等级与无铅制造工艺兼容会提升成本。

元器件清洗问题包括部件标识脱落、金属合金腐蚀、表面涂覆层脱落，非密封器件的隐患。组装者

需要确保元器件结构与清洗工艺兼容。清洗后检查元器件性能，部件标

识附着情况，元器件表面处

理耐久性，应该注意湿度敏感等级（MSL，符合J-STD-020）和pH值。

IPC-CH-65B-C 2011年7月

Provided by IHS under license with IPC

Not for Resale, 11/27/2015 19:13:55 MST

No reproduction or networking permitted without license from IHS

--`,`,,,,`,`,,,`,,,`,`,`,`,,,```-`-`,,`,,`,`,,`---

5.4.3 板和元器件表⾯处理普通的无铅PCB表面处理包括化学镍/浸金（EIG）、浸锡（ImSn）、

浸银（ImAg）和有机可焊性保护层（OSP）。这些表面处理很容易受腐蚀和储存期问题影响。相反，

HASL（热风整平）表面处理有很厚的保护性金属，因而能很好防腐蚀，大约50微米的低活性锡铅层

将铜电路系统和外界环境效应（包括清洗工艺）分开。替代的

共面的表面处理用一层薄的保护层使

金属免受腐蚀影响。用在铜和银表面镀层上的有机保护层会在焊接、回流和清洗工艺中去除。

5.4.4 组装材料锡、银、铜合金是替代锡铅合金的首选。无铅材料必须能够经受多次260° C

[500° F]回流而不影响可靠性。极端温度能破坏化学键并使材料变脆弱。多次回流可能产生一个涉及

到焊料暴露于清洗工艺中的材料兼容性问题。

更高温助焊剂树脂和活化剂可能需要更强的清洗剂和

更高冲击能量来清洗。

当基材暴露于更高的温度中，玻璃化温度（T

）、热膨胀系数（CTE）和分解温度是需要考虑的数

据。树脂的玻璃化温度是材料从刚性状态转到柔性状态时的温度。CTE测量材料在玻璃化温度上下

的膨胀。过度加热基材和元器件会引起一些材料成分分解。这些影响在这些部件送到清洗工序后经

常变得明显。

很多因素影响焊膏的选择，包括可印刷性、模板寿命、管脚可测试性、粘

性、回流窗口、焊点外观

和清洗。组装者必须确定哪些因素是最重要的且需相应地优先选择。长时间地加热造成最坏的助焊

剂残留情况。一个组件应该在预期的快速升温，采用更短的液相以上时间和更低的峰值温度测试。

对于焊前锡膏（模板和错印清洗）和组装后清洗，焊膏和助焊剂化学性质变更可能需要变更清洗

剂。错印清洗的进一步考虑是双面SMT板的第二面错印。这种情况下，找

出错印清洗剂和回流助焊

剂残留和板的表面处理的相互作用非常重要。

随着产业向无铅过渡，物料供应商和客户之间需要沟通和合作，为物料影响制定计划以支持组件对高

温的要求。组装者将需要了解回流工艺和温度曲线-峰值温度，升温速度对可靠性和清洗的影响。如

果组件用于组装有特殊性能要求的更高等级的组件或者产品时，组件供应商和客户之间需要沟通。

5.4.5 组装设备组装向无铅过

渡将要求设备升级以支持工艺。清洗设备可能要求考虑更长洗涤部

分和机械冲击事项。产品硬件可能受到更强的化学和机械效应，可能包括高碱性和腐蚀性材料。必

须考虑清洗剂和清洗设备的组合对产品的影响。工艺优化在清洗设计中起到非常重要的作用。每一

种清洗对材料的选择将是重要的考虑。

辅助设备例如波峰焊载具应该是物料考虑的一部分。波峰焊载板器随着更缓慢的传送带速度和更长

的锡波

接触时间暴露在更长时间的热循环中。因此可能更需要经常清洗。

焊膏的可印刷性主要取决于助焊剂类型。由于关注无铅印刷的精度增加了模板的清洁度。无铅合金

不像有铅合金一样扩散或者润湿。没有精确印刷到印制电路板上无铅焊膏不像锡铅焊膏那样自动对

中，并且如果印刷时连锡回流焊接后也可能连锡。

5.5 设计问题和兼容性下面的小章节讨论元器件和组件小型化的含义及密度增

加的影响。

5.5.1 ⼩型化的影响下一代封装在任何时候都要符合基于数码技术的产品的新兴需求。组装者越

来越关注小系统本身周围的热量管理和稳定性。硅片制造，第一道封装和电子系统使用的物料之间

的兼容性变得越来越有挑战性。

物料面临的挑战存在于开发新物料和在新应用中使用当前的物料。封装正朝着不同种类芯片集成到

一个元器件中革新。在新组合中使用当前的物料挑战物

料兼容性极限引起设计和加工考虑。这可能

要求设计、工艺和材料学更全面发展。

晶元级的电源控制正在大幅改进。当将多个器件封装到一个移动应用中，移动和内存封装缩小使单

个封装体内散热更困难。当塑封胶和芯片粘接剂及胶片用于堆叠芯片封装时，要解决类似关于低粘

2011年7月 IPC-CH-65B-C

Provided by IHS under license with IPC

Not for Resale, 11/27/2015 19:13:55 MST

No reproduction or networking permitted without license from IHS

--`,`,,,,`,`,,,`,,,`,`,`,`,,,```-`-`,,`,,`,`,,`---

度、改进粘合、防潮性、潮湿环境兼容性、韧性和CTE的问题。工艺中用到的间接物料如临时胶粘

剂，助焊剂，清洗材料和涂覆剂正变得复杂。调节这些物料的化学性质在消除这些物料在直接物料

中的有害的相互作用或者加工后的残留物变得关键。

5.5.2 元器件密度密集分布和低托高高度的组件可能更需要一个严格的清洗工艺，包括延长时

间、更高的温度、更强的清洗力度和更有活性的化学品。助焊剂残留物甚

至一些清洗剂残物遗留在

元器件下是很有可能的，这将导致腐蚀或者电化学迁移。应该考虑对表面质量和元器件完整性的影

响。

5.5.3 特殊的兼容性实例许多不同的物料和子组件，例如配套的元器件、标签、部件标识、涂覆

层、胶粘材料和焊料掩膜与焊接后清洗工艺有关。找出工艺化学品和元器件表面处理的每一种可能

组合的数据非常难。下面的章节列举一些兼容性问题的实例。这些实例突出在生产开始前

测试硬件

与清洗剂和工艺的适合性的重要性。

5.5.3.1 阳极铝和转化膜第一个实例包含在清洗工艺，特别是3级别组件，制造中遇到的关于阳极

铝和化学转化膜问题的深入的讨论。本例中也描述了阻焊膜、粘合剂、油墨和涂覆剂，以帮助读者

防止清洗剂/电子组件物料问题发生在他们的生产设备里。

应用于散热片和3级电路组件上的一些元器件的铝阳极处理用于防腐蚀、抗磨损、电绝缘、

粘接和增

加美观。

阳极化是用电化学工艺产生一个坚固、透明的表面将铝保护于大气之外。

5.5.3.2 MIL-A-8625F 铝及铝合金的阳极涂层

1.1 范围：这份规范涵盖为非建筑应用在铝和铝合金表面电解形成六种类型和两种级别的

阳极涂层的要求。

1.2 类型：本规范列出了六种类型：

类型I：铬酸阳极氧化，产生于铬酸槽的常规涂层（见3.4.1）

类型IB：铬酸阳极氧化，低电压工艺，22±2V（见3.4.1）

类型IC：非铬酸阳极氧化，作为非

铬酸盐代替类型I和IB涂层（见3.4.1和6.1.2）

类型II：硫酸阳极氧化，产生于硫酸槽的常规涂层（见3.4.2）

类型IIB：稀硫酸阳极氧化，作为非铬酸盐代替类型I和IB涂层（见3.4.2和6.1.2）

类型III：硬质阳极涂层（见MIL-A-8625F 3.4.3）

这份标准（MIL-A-8625F）中应⽤于电⼦组件的重要要求有：

3.3.1.2 组件阳极氧化处理：使用的加工方法不应当

损坏组件。

3.3.4 修改（机械损伤和接触标记）：机械损伤区域（来自清洗工艺）不应当超过受过阳极

化处理区域的5%或者不应当允许修改。

3.4.3 类型III涂层（⼀般应⽤于电⼦硬件）：类型III涂层应当由任何工艺操作用于在铝合金

表面产生一个规定厚度的致密涂层（见3.7.2.1）。

3.8.2 类型III：应当浸入一个介质实现类型III涂

层的密封，例如沸腾的DI水，在热的含5%

重铬酸钠溶液中，或者其它合适的化学溶液。

4.3.4 失效：不符合应当立即停止生产。

6.11 双重密封：在采用乙酸镍密封时或者过后用重铬酸钠溶液进行处理，可加强抗腐蚀性。

6.15 密封：热DI水密封是有益的。

IPC-CH-65B-C 2011年7月

Provided by IHS under license with IPC

Not for Resale, 11/27/2015 19:13:55 MST

No reproduction or networking permitted without license from IHS

--`,`,,,,`,`,,,`,,,`,`,`,`,,,```-`-`,,`,,`,`,,`---