Москва: +7 (499) 110-36-94 , mos@contractelectronica.ru
Санкт-Петербург: +7 (499) 110-36-94 , spb@contractelectronica.ru

 
Slider

Финишные покрытия: иммерсионное олово - новое поколение

Валентина Салтыкова, руководитель отдела химических технологий и материалов «Электрон-Сервис-Технология»

Развитие электронной промышленности ставит новые задачи перед производителями печатных плат (ПП). Производство динамично развивается в сторону миниатюризации ПП, что влечет за собой значительное увеличение плотности монтажа. Появление новых методов электроконтроля и сборки привело к повышению требований к качеству финишных покрытий ПП. Так сборка по технологии поверхностного монтажа требуют плотного и ровного покрытия. Аналогичные требования к финишным покрытиям предъявляют и современные методы электроконтроля , т. к. мягкие припои раздавливаются под воздействием щупов, что приводит к коротким замыканиям при шаге контактных площадок менее 0,5мм.

Версия в PDF (82Kb)

Подготовка к переходу на бессвинцовые технологии в производстве ПП также потребовала разработки технологий осаждения качественно новых финишных

покрытий, сохраняющих способность к пайке в течение длительного времени и допускающих несколько перепаек.

Известные в настоящее время технологии финишных покрытий - иммерсионное золочение с подслоем химического никеля, иммерсионное оло-вянирование, химическое серебрение, осаждение органической защиты, позволяют получить плотное и идеально ровное покрытие. Эти технологии являются альтернативой широко распространенной технологии горячего лужения (HAL) и довольно успешно решают большую часть поставленных задач.

Но существует еще одно, едва ли не самое основное требование к финишным покрытиям ПП: НАДЕЖНОСТЬ. И вот тут-то испытания образцов ПП с различными видами финишных покрытий показали, что свежеосажденные покрытия имеют характеристики, не уступающие характеристикам при горячем лужении (HAL), чего нельзя сказать о результатах после искусственного старения.

На примере одной из важнейших характеристик покрытий - смачиваемости, мы видим ухудшение или полное отсутствие смачиваемости по сравнению с горячим лужением при следующих условиях искусственного старения:

1. Пары воды / 8час:

- HAL - смачиваемость 1,07;

- химический Ni / иммерсионное Au - смачиваемость 0;

2. Т = 85оС / отн. влажность 85% / 24 час:

- HAL - смачиваемость 1,0;

- химическое Ag - смачиваемость 0,9 ;

- иммерсионное Sn (традиционный процесс) -смачиваемость 0,9;

3. Т= 155оС / 4 час:

- HAL - смачиваемость 1,0;

- иммерсионное Sn (традиционный процесс) -смачиваемость 0,69;

- органическая защита (OSP)- смачиваемость 0;

Эти результаты приводят к значительному уменьшению области применения ПП с указанными финишными покрытиями.

Компания J-KEM International AB (Швеция) совместно с компанией Ormecon Chemi GbmH (Германия) разработала технологию осаждения иммерсионного олова нового поколения, которая позволяет получить финишное покрытие, которое отвечает современным требованиям к покрытиям ПП и обеспечивает высокую надежность.

Производителям ПП хорошо известны проблемы традиционных финишных покрытий иммерсионным оловом. Это миграционные процессы, связанные с диффузией меди и олова, образование интерметаллидов на границе медь/олово, рекристаллизация олова и, как следствие, рост дендридов, потеря паяемости после непродолжительного хранения.

Разработанная технология осаждения иммерсионного олова нового поколения - это комбинация двух технологий: осаждения на медь Органического Металла (ОМ) в качестве барьерного слоя и последующего осаждения слоя иммерсионного олова (см. рис. 1).

Технология осаждения иммерсионного олова нового поколения

Рис. 1. Технология осаждения иммерсионного олова нового поколения

Что же представляет собой этот Органический Металл?

Свойства, присущие металлам: электропродность, потенциал «благородных» металлов, каталитические свойства, были обнаружены у материала, не относящегося к группе классических металлов. Это органический материал, не содержащий металлических включений. Он не растворим в воде и может использоваться только в виде водного дисперсного раствора. Органический Металл - это чистый полимер.

Предварительная обработка очищенной медной поверхности в растворе Органического Металла значительно снижает скорость диффузионных процессов, препятствует образованию интерметаллидов и рекристаллизации олова, позволяя получить покрытие с высокими техническими характеристиками.

Присутствие Органического Металла оказывает прямое влияние на структуру последующего осадка иммерсионного олова. Создается более совершенная и менее напряженная структура олова, что дает возможность получить более плотную, гладкую поверхность. Это приводит к значительному снижению скорости процессов окисления и образования денд-ридов (см. рис. 2 и 3).

Мелкие, четкие кристаллы. Поверхность шероховатая. Структура пористая

Рис. 2. Мелкие, четкие кристаллы. Поверхность шероховатая. Структура пористая

Кристаллическая структура более совершенна. Поверхность гладкая. Структура плотная

Рис. 3. Кристаллическая структура более совершенна. Поверхность гладкая. Структура плотная

Результаты испытаний образцов ПП, на которые в качестве финишного покрытия было нанесено иммерсионное олово с барьерным слоем Органического металла показали, что смачиваемость поверхности (среднее значение - 1,28) даже несколько лучше, чем при горячем лужении (среднее значение - 1,08). Паяемость покрытия сохраняется до 10 лет без консервации. Причем это относится как к свежеосажде-ному покрытию, так и к подвергнутому искусственному старению.

Процесс прост в эксплуатации, легко контролируется, экономичен, может проводиться как в вертикальном, так и в горизонтальном типе оборудования. Блок-схема процесса представлена на рисунке 4.

Блок-схема процесса

Рис. 4. Блок-схема процесса

Финишное покрытие иммерсионным оловом с подслоем Органического Металла, при толщине 1мкр, имеет ровную, плоскую поверхность, сохраняет паяемость и возможность нескольких перепаек даже после длительного хранения, имея технические характеристики покрытия, полностью отвечающие современным требованиями к ПП.