提高PCB可焊性的氮气氛保护-PCB技术

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由于铅锡合金具有良好的可焊性，所以直到现在它仍是用于印刷电路板的最普遍的表面涂覆材料。但是随着技术的发展，电子工业在产品质量、微型化、价格和遵守环境法规方面面临着愈来愈多的严格要求，所以人们必须寻找一个能够替代这类印刷电路板表面涂层的方法。

　　在已有的解决方案中，有机涂覆（也称有机可焊保护剂涂覆，或者称OSP即organic solderability preservatives 的英文缩写）是最有吸引力的一种。基于氮杂环茂的化学性质，它们通过化学的方法与铜结合在一起，形成一种能够抵御外界侵蚀（例如氧化作用）的保护层。与其它的表面涂覆方式相比较，OSP是一项成本支出较为合算的方法，它们的使用可以不依赖PCB制造厂商。然而，当采用OSP涂覆PCB组件的时候，在空气气氛中要忍受非常高的温度，这样会导致铜焊盘产生氧化作用，通常情况下这会给焊接的质量问题带来灾难性的后果。

　　因为在温度发生变化的时候，所产生的铜的氧化作用是引起OSP涂覆的PCB组件发生可焊性问题的主要原因，为此人们试图通过测试以确认限制铜发生氧化作用的可以接受的最大的氧含量水平，从而确保获得良好的焊接工艺。在美国德克萨斯州达拉斯的Aie Liquide公司的技术人员对此开展了研究工作，本文将其研究测试结果向大家作一介绍。

　　在测试中采用了在市面上可以采购得到的四种OSP涂层，包括簿膜和厚膜。焊接工艺的实施采用了波峰焊、回流焊。这里采用了润湿比较测试，在温度发生变化的时候采用了三种不同的气氛条件：氮气、含有1%氧的氮气和空气。在工业化大生产的条件下，表现为低温纯氮，而含有1%氧的氮气一般是采用现场簿膜技术（on-site membrane technology.）所获得的。

　　 1. 润湿比较测试结果
　　实施润湿比较测试是为了能够确定不同温度变化和不同气氛对OSP（涂覆铜试样）的可焊性所产生的影响。润湿时间（润湿度达到55°时的时间）是主要的测试参数，可以接受的润湿时间为小于3秒。所测试的四种OSP（标识为A和B的为簿膜，标识为C和D的为厚膜）使用了低残余物的焊膏。详细研究的温度变化范围为从100 °C 到 250 °C ，采用典型的回流焊接加热曲线进行循环。在该温度变化下所采用的气氛是氮气、含有1%氧的氮气和空气。

　　当在铜试样上施加了有机涂覆以后，在涂覆有OSP的试样之间立即显现出了许多重大的差异。润湿时间从0.75 秒 (试样OSP C) 一直高达1.25 秒 (试样OSP A)。不管什么样的气氛，当温度高达150 °C和时间高达5分钟时，润湿特性没有很大的变化。但是当铜试样暴露在高于150 °C的温度下不久，气氛对可焊性的影响开始显现出来了。随后在空气气氛中仅采用回流焊接温度加热曲线的条件下，涂覆有OSP簿膜的铜试样的可焊性显现出了引人注目的下降，然而，使用氮气和含有1%氧的氮气的气氛条件依然表现出良好的可焊性。

　　对于两种采用厚膜的试样（OSP C 和OSP D）来说，所反映出的情况有些类似，与在空气气氛中的重大变化结果相比，差异很小。当采用氮气和含有1%氧的氮气气氛时，在经历了两次回流焊接温度加热曲线以后，依然保持了良好的可焊性。
　
测试结果表明：对于所有的OSP试样来说，150 °C是一个临界温度。在温度发生变化的时候，如果所采用的是空气时，当超过这一温度将导致可焊性能的大幅度降低。

录入时间:2007-09-26 来源:AuMax社區門戶

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