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PCB焊盘处理用助焊剂活化去除焊盘表面氧化层

PCB焊盘处理用助焊剂活化去除焊盘表面氧化层

当我们实际加工在生产线上存放超过90天的OSP覆铜板时,我们发现在裸露的焊盘表面形成了约2-3 nm厚的CuO/Cu2O混合氧化层。直接印刷锡膏可使开焊率提高至1.2%,而用佳金源J-806A免清洗助焊剂预涂活化,使回流焊后开焊率降低至0.03%。这是因为该助焊剂中含有的有机酸盐和协同卤素成分在120℃起始温度下能快速络合氧化铜,而其树脂载体在150℃前形成致密的保护膜,防止焊盘二次氧化。

佳金源助焊剂的激活窗口必须严格匹配实际生产线周期。例如,在印刷机前部安装微喷雾模块时,如果喷雾量设置为8.5 μL/cm²,传送带速度为78 cm/min,则活化液在垫表面的停留时间约为4.2秒。此时,溶剂蒸发时间和活性基团与氧化层的接触时间完全重叠。如果传送带速度提高到95厘米/分钟,停留时间被压缩到3.5秒以下,活化不足会导致0402电阻焊点边缘出现明显的润湿不良迹象。

我们曾经使用XPS检测了经过佳金源J-806A处理的焊盘的表面元素分布。结果表明,氧原子的比例从原来的18.7%下降到4.1%,零价铜的比例从62%增加到91.3%。这表明氧化层已被充分还原而不是简单地被覆盖。因此,后续焊膏中的Sn-Pb或Sn-Ag-Cu合金可以与干净的铜表面形成IMC金属间化合物,而不是在氧化层顶部形成冷焊点。

对于化学镀镍沉金(ENIG)板焊盘,佳金源J-806A的氯离子含量控制在380ppm以内,既满足了活化需求,又避免了金层腐蚀。连续加工2300块板后测得,金层厚度衰减仅为0.012μm,远低于IPC-4552B规定的0.03μm警戒值。但如果使用相同的助焊剂混合生产ENIG板和OSP板,则在换线时必须彻底清洗钢网和刮刀,否则残留的OSP活化成分会加速ENIG镍层的微孔腐蚀。

在现场调试过程中,我们发现,当回流焊炉冷却区风速超过1.8m/s时,即使焊盘已经用贾金源助焊剂激活,部分0201元件仍然出现焊点发暗、推力减小的情况。这是因为过快的冷却会导致 IMC 生长不足,而不是激活失败。在这种情况下,应首先调整冷却速率,而不是更换助焊剂模型。

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