Επισκόπηση

Ο χημικός κασσίτερος, συχνά αποκαλούμενος κασσίτερος εμβάπτισης, είναι ένα επιφανειακό φινίρισμα που χρησιμοποιείται για τη συσκευασία SMT και τσιπ. Εναποθέτει ένα μεταλλικό στρώμα κασσίτερου στο χαλκό με χημική αντίδραση. Λειτουργεί καλά για πλακέτες υψηλής πυκνότητας και υψηλής ακρίβειας. Ταιριάζει επίσης σε λεπτά ίχνη, στενά pads και PCBs με μικρό βήμα. Αυτό το φινίρισμα είναι μια πράσινη διαδικασία που μπορεί να αντικαταστήσει την επιμετάλλωση κράματος Pb-Sn. Το στρώμα κασσίτερου που εναποτίθεται έχει λεπτή κρυσταλλική δομή, ασημόλευκη εμφάνιση, επίπεδη επιφάνεια, καλή συγκολλησιμότητα και σταθερή απόδοση.

Η αρχή της χημικής επιμετάλλωσης με κασσίτερο είναι η αλλαγή του χημικού δυναμικού των ιόντων χαλκού έτσι ώστε τα ιόντα κασσίτερου στο λουτρό να υποστούν αντίδραση εκτόπισης. Το μέταλλο κασσίτερου εναποτίθεται στην επιφάνεια του χαλκού σχηματίζοντας ένα στρώμα κασσίτερου. Τα μεταλλικά σύμπλοκα που προσροφώνται στην επιφάνεια κασσίτερου εμβάπτισης βοηθούν στην καταλυτική αναγωγή των ιόντων κασσίτερου. Αυτό διατηρεί την αντίδραση αναγωγής σε εξέλιξη και εξασφαλίζει ότι το στρώμα κασσίτερου αναπτύσσεται στο απαιτούμενο πάχος.

Κύριες λειτουργίες

1. Προστασία ιχνών χαλκού
   Ο κασσίτερος βύθισης σχηματίζει ένα στρώμα κασσίτερου σε ίχνη χαλκού. Αυτό το στρώμα προστατεύει το χαλκό από την οξείδωση και τη διάβρωση. Συμβάλλει στην παράταση της διάρκειας ζωής της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.

2. Βελτίωση της ποιότητας συγκόλλησης
   Το στρώμα κασσίτερου παρέχει καλές συνθήκες συγκόλλησης. Οι ενώσεις συγκόλλησης γίνονται ισχυρότερες και πιο αξιόπιστες. Αυτό αυξάνει την απόδοση και την αξιοπιστία της πλακέτας.

3. Βελτίωση των ηλεκτρικών ιδιοτήτων
   Ο κασσίτερος μπορεί να βελτιώσει την ηλεκτρική απόδοση. Μπορεί να μειώσει την αντίσταση και να βοηθήσει με τη χωρητικότητα και την αυτεπαγωγή σε ορισμένες περιπτώσεις. Αυτό βοηθά τα κυκλώματα να λειτουργούν πιο αποτελεσματικά.

4. Αύξηση της αντοχής στη φθορά
   Ο κασσίτερος έχει αξιοπρεπή αντοχή στη φθορά. Προστατεύει την πλακέτα από φθορές που προκαλούνται από το εξωτερικό περιβάλλον.

Σενάρια εφαρμογής

Ο κασσίτερος εμβάπτισης είναι χαμηλού κόστους και απλός στη λειτουργία. Δίνει σαφή αποτελέσματα. Χρησιμοποιείται ευρέως στα ηλεκτρονικά που είναι ευαίσθητα στο κόστος και χρειάζονται λογικές επιδόσεις συγκόλλησης. Ο κασσίτερος εμβάπτισης λειτουργεί επίσης για περιπτώσεις που χρειάζονται καλύτερες περιβαλλοντικές επιδόσεις. Σε σύγκριση με τον χρυσό εμβάπτισης, ο κασσίτερος εμβάπτισης είναι πιο φιλικός προς το περιβάλλον σε πολλές περιπτώσεις.

Διαφορά μεταξύ κασσίτερου ψεκασμού PCB και χημικού κασσίτερου (εμβάπτισης)

• Κασσίτερος ψεκασμού (ισοπέδωση συγκόλλησης θερμού αέρα PCB με ψεκασμό) κοστίζει λίγο λιγότερο. Αυτή η μέθοδος ψεκάζει κασσίτερο μόνο σε μαξιλάρια.

• Χημικός κασσίτερος (κασσίτερος εμβάπτισης) εναποθέτει κασσίτερο με χημικά μέσα σε περιοχές με μαξιλάρια και περιλαμβάνει επίσης τον επιφανειακό χαλκό. Χρησιμοποιείται ένα λεπτό στρώμα κασσίτερου, συνήθως 10-30 μm, κυρίως για την πρόληψη της οξείδωσης και τη βελτίωση της διαβροχής της συγκόλλησης SMT. Ο στόχος της είναι ο ίδιος με τον χρυσό εμβάπτισης ή το OSP. Η SMT απαιτεί να είναι η πλακέτα κασσιτερωμένη.

• Σπρέι τενεκέ χρησιμοποιεί φυσικές μεθόδους για να ψεκάσει ένα στρώμα κασσίτερου. Το πάχος είναι συνήθως 50-150 μm, το οποίο είναι παχύτερο. Για SMT, δεν απαιτείται επιπλέον κασσίτερος κασσίτερος. Η συγκόλληση των εξαρτημάτων με λιωμένη κόλληση είναι αρκετή.

• Οι συνθέσεις είναι διαφορετικές. Χημικός κασσίτερος χρησιμοποιεί άλατα κασσίτερου σε όξινο διάλυμα που περιέχει κασσίτερο. Σπρέι τενεκέ χρησιμοποιεί συνήθως κράματα κασσίτερου με μόλυβδο ή μείγματα χωρίς μόλυβδο (ο καθαρός κασσίτερος δεν χρησιμοποιείται λόγω του υψηλού σημείου τήξης του).

• Χημικός κασσίτερος, που ονομάζεται επίσης κασσίτερος εμβάπτισης, είναι μια επιφανειακή επεξεργασία για προστασία μαξιλαριών όπως το OSP, ο χρυσός εμβάπτισης και ο άργυρος εμβάπτισης. Προστατεύει κυρίως το επιφανειακό φύλλο χαλκού στις θέσεις των μαξιλαριών.

• Ηλεκτρολυτικός κασσίτερος (επιμεταλλωμένος κασσίτερος) είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται στα εργοστάσια PCB κατά τη διάρκεια των διαδικασιών δύο χαλκού. Προστατεύει τα ίχνη και τις επιμεταλλωμένες οπές πριν από τη χάραξη. Μετά τη χάραξη, ο προστατευτικός κασσίτερος αφαιρείται και η παραγωγή προχωρά στην εκτύπωση της μάσκας συγκόλλησης. Ο επιμεταλλωμένος κασσίτερος δεν συναντάται σε εργοστάσια συναρμολόγησης SMT.

Ροή διαδικασίας

Σημειώσεις διαδικασίας

1. Καθαρισμός με οξύ και απολίπανση / καθαρισμός οπών
   Τα GZ-2061 και GZ-2062 αφαιρούν οργανικές ακαθαρσίες, δακτυλικά αποτυπώματα και οξείδια του χαλκού από τα μαξιλάρια και τις διαμπερείς οπές. Προετοιμάζουν μια καθαρή επιφάνεια χαλκού για κασσίτερο εμβάπτισης. Χρησιμοποιούμενα υλικά: Χημικά υλικά: GZ-2061 / GZ-2062.

2. Ενεργοποίηση
   Το GZ-2066 προστατεύει το επακόλουθο λουτρό κασσίτερου εμβάπτισης. Μειώνει τη μόλυνση και παρατείνει τη διάρκεια ζωής του λουτρού. Χρησιμοποιούμενο υλικό: GZ-2066.

3. Προ-επιμετάλλωση
   Η προ-επιμετάλλωση εφαρμόζει ένα λεπτό στρώμα κασσίτερου στη βάση χαλκού πριν από την εμβάπτιση κασσίτερου. Αυτό βοηθά στην επίτευξη μιας καλής τελικής εμφάνισης και ενός πυκνού στρώματος κασσίτερου. Χρησιμοποιούμενο υλικό: GZ-2069.

4. Κασσίτερος εμβάπτισης
   Ο κασσίτερος βύθισης μπορεί να αντικαταστήσει τον κασσίτερο ψεκασμού. Εναποθέτει κασσίτερο στο χαλκό με εκτόπιση. Η συγκολλησιμότητα μπορεί να διαρκέσει περισσότερο από έξι μήνες. Χρησιμοποιούμενο υλικό: GZ-2069.

Χαρακτηριστικά προϊόντος

Μετά την εμβάπτιση κασσίτερου, οι πίνακες αποκτούν καλή εμφάνιση και ένα ομοιόμορφο, πυκνό στρώμα κασσίτερου με ισχυρή πρόσφυση. Το τυπικό πάχος είναι 0,8-1,2 μm. Το στρώμα κασσίτερου δεν εμφανίζει whiskers ή δενδριτικούς κρυστάλλους.

Απαιτήσεις εξοπλισμού και υλικών δεξαμενών

Έλεγχος διεργασιών

1. Έναρξη λειτουργίας του λουτρού (παρασκευή διαλύματος)

2. Συνθήκες λειτουργίας

3. Κανόνες αναπλήρωσης και αντικατάστασης λουτρών

4. Συνθήκες αποθήκευσης

• GZ-2001, GZ-2002, GZ-2004: αποφύγετε το άμεσο ηλιακό φως. Διάρκεια ζωής δύο έτη. Αποθηκεύστε σε -5℃ έως 40℃.

• GZ-2003: αποθήκευση σε 3℃ έως 30℃.

5. Επεξεργασία λυμάτων

• Καθαρά απόβλητα δεξαμενής: εξουδετερώστε με οξύ και στη συνέχεια απορρίψτε τα σύμφωνα με τους περιβαλλοντικούς κανόνες.

• Απόβλητα δεξαμενής διαμπερούς οπής: εξουδετερώστε με οξύ και στη συνέχεια απορρίψτε σύμφωνα με τους κανόνες.

• Απόβλητα δεξαμενής ενεργοποίησης: εξουδετερώστε και στη συνέχεια απορρίψτε τα σύμφωνα με τους κανόνες.

• Απόβλητα δεξαμενής κασσίτερου εμβάπτισης: εξουδετερώστε με αλκάλια και στη συνέχεια απορρίψτε τα σύμφωνα με τους κανόνες.

• Απόβλητα μικρο-etch: ανάκτηση θειικού χαλκού με ηλεκτροκαθαρισμό και ανακρυστάλλωση. Στη συνέχεια, εξουδετερώστε με αλκάλια και απορρίψτε σύμφωνα με τους κανόνες.

Μέθοδοι ανάλυσης αντιδραστηρίων

1. H₂SO₄ σε λουτρό μικρο-έκτρωσης

Αντιδραστήρια

1. Πρότυπο διάλυμα NaOH [c(NaOH)=1 mol/L]

2. 0.1% δείκτης πορτοκαλί μεθυλίου

Βήματα

1. Πάρτε 5 mL διαλύματος δεξαμενής σε κωνική φιάλη 250 mL.

2. Προσθέστε 50 mL καθαρό νερό και 2-5 σταγόνες πορτοκαλί μεθύλιο.

3. Τιτλοδοτήστε με NaOH (1 mol/L) έως ότου το χρώμα αλλάξει από κόκκινο σε κίτρινο. Καταγράψτε τον όγκο V.

Υπολογισμός
H₂SO₄ (ml/L) = 5,43 × c × V
c = πραγματική συγκέντρωση NaOH (mol/L)
V = όγκος NaOH που χρησιμοποιήθηκε (mL)

Προσθέστε
H₂SO₄ (ml) = (καθορισμένη τιμή - τιμή ανάλυσης) × όγκος δεξαμενής (L)

2. SPS σε λουτρό μικρο-έκτρωσης

Αντιδραστήρια

1. Πρότυπο διάλυμα θειοθειικού νατρίου [c(Na₂S₂O₃)=0,1 mol/L]

2. 1% δείκτης αμύλου

3. KI

4. 20% H₂SO₄

Βήματα

1. Πάρτε 2 mL διαλύματος δεξαμενής σε φιάλη 250 mL.

2. Προσθέστε 50 mL καθαρό νερό, 5 mL 20% H₂SO₄, 2 g KI, διατηρήστε στο σκοτάδι για 20 λεπτά.

3. Τιτλοδοτήστε με Na₂S₂O₃ έως ότου γίνει ανοιχτό κίτρινο. Προσθέστε μερικές σταγόνες δείκτη αμύλου.

4. Συνεχίστε την τιτλοδότηση μέχρι να μείνει άχρωμο. Καταγράψτε τον όγκο V.

Υπολογισμός
SPS (g/L) = 60 × c × V

Προσθέστε
Συνολική ποσότητα ΚΣΠ (g) προς προσθήκη = (καθορισμένη τιμή - τιμή ανάλυσης) × όγκος δεξαμενής (L)

3. Cu²⁺ σε λουτρό μικρο-έκτρωσης

Αντιδραστήρια

1. Πρότυπο διάλυμα EDTA-2Na [c=0,05 mol/L]

2. pH=10 ρυθμιστικό διάλυμα αμμωνίας-χλωριούχου αμμωνίου

3. 0.1% Ένδειξη PAN

Βήματα

1. Πάρτε 1 mL διαλύματος δεξαμενής σε φιάλη 250 mL.

2. Προσθέστε 100 mL καθαρό νερό, 20 mL ρυθμιστικό διάλυμα pH=10, 5 σταγόνες PAN.

3. Τιτλοδοτήστε με EDTA-2Na έως ότου γίνει πράσινο γρασίδι. Καταγράψτε τον όγκο V.

Υπολογισμός
Cu²⁺ (g/L) = 63,5 × c × V

Εύρος ελέγχου: Cu²⁺ < 30 g/L

4. H₂SO₄ σε καθαριστικό / διαμπερές μέσο οπής

Το ίδιο με τη δοκιμή micro-etch H₂SO₄. Εύρος ελέγχου: 40-50 mL/L.

5. Οξύ ισοδύναμο σε ενεργοποίηση

Αντιδραστήρια: Πρότυπο NaOH 0,1 mol/L, δείκτης πράσινης βρωμοφαινόλης 0,1%
Μέθοδος: Πάρτε 5 mL δείγματος, προσθέστε 150 mL καθαρό νερό και δείκτη, τιτλοδοτήστε με NaOH 0,1 mol/L μέχρι το μπλε τελικό σημείο.
Υπολογισμός: Εύρος ελέγχου: 0.1-0.2 N.

Ανάλυση λουτρού κασσίτερου εμβάπτισης

1. Ανάλυση ισοδύναμου οξέος

Αντιδραστήρια: NaOH 1 mol/L, δείκτης φαινολοφθαλεΐνης 0.1%
Μέθοδος: Πάρτε 2 mL δείγματος, προσθέστε 100 mL καθαρό νερό και δείκτη, τιτλοδοτήστε με NaOH έως ότου το άχρωμο γίνει κόκκινο. Καταγράψτε V.
Υπολογισμός: = 0,5 × c × V.

2. Ανάλυση περιεχομένου κασσίτερου

Αντιδραστήρια: EDTA-2Na 0,05 mol/L, δείκτης πορτοκαλί διμεθυλοφαινόλης (αναμίξτε 100 mg πορτοκαλί διμεθυλοφαινόλης με 10 g KNO₃), ρυθμιστικό διάλυμα οξικού άλατος pH 4,5.
Μέθοδος: Πάρτε 5 mL δείγματος, προσθέστε 25 mL ρυθμιστικό διάλυμα pH 4,5 και 100 mL καθαρό νερό. Ανακατέψτε και προσθέστε περίπου 50 mg δείκτη. Τιτλοδοτήστε με EDTA-2Na έως ότου το χρώμα αλλάξει από ροζ σε κίτρινο. Καταγράψτε το V.
Υπολογισμός: Sn (g/L) = 24 × c × V.

3. Cu²⁺ σε λουτρό κασσίτερου εμβάπτισης

Ίδια μέθοδος EDTA όπως παραπάνω. Έλεγχος Cu²⁺: χρησιμοποιήστε τον τύπο Cu²⁺ (g/L) = 63,5 × c × V.

Ποιοτικός έλεγχος

Πάχος κασσίτερου με βαρυμετρική μέθοδο

1. Πάρτε μια πλακέτα 5 × 5 cm² διπλής όψεως με χαλκό χωρίς οπές. Ψήστε στους 120 ℃ για 15 λεπτά. Ψύξτε 15 λεπτά. Ζυγίστε με ακρίβεια = W1.

2. Μετά την απολίπανση και τη μικρο-έκτρωση, ψήστε στους 120℃ 15 λεπτά. Ψύξη 15 λεπτά. Ζύγιση = W2.

3. Μετά την εμβάπτιση κασσίτερος, ψήνουμε στους 120℃ 15 λεπτά. Ψύξτε 15 λεπτά. Ζυγίστε = W3.

4. Πάχος μικρο-έκτρωσης (μm) = 22,42 × (W1 - W2).

5. Πάχος κασσίτερου εμβάπτισης (μm) = 386,13 × (W3 - W2).

Όπου W1 = βάρος πριν από τη μικροέκτρωση (g)
W2 = βάρος μετά τη μικροέκτρωση (g)
W3 = βάρος μετά την επιμετάλλωση με κασσίτερο (g)
22,42 και 386,13 είναι συντελεστές μετατροπής.

Ειδικές σημειώσεις

1. Χρησιμοποιήστε τη μέθοδο του βάρους ή την ακτινογραφία για να μετρήσετε το πάχος του κασσίτερου. Διατηρήστε το πάχος στα 0,8-1,2 μm για να εξασφαλίσετε τη συγκολλησιμότητα και τη διάρκεια ζωής.

2. Πριν από την εκτύπωση της μάσκας συγκόλλησης, τραχύστε την επιφάνεια του χαλκού με χονδροειδή διαδικασία και χρησιμοποιήστε μελάνι υψηλής ποιότητας για τη μάσκα συγκόλλησης. Αυτό διασφαλίζει ότι η μάσκα συγκόλλησης μπορεί να αντισταθεί σε χημικές ουσίες κασσίτερου εμβάπτισης.

Αντιμετώπιση προβλημάτων και διορθωτικά μέτρα

• Πρόβλημα: Πάχος κασσίτερου πολύ χαμηλό

  • Πιθανή αιτία 1: Πολύ χαμηλή θερμοκρασία δεξαμενής.

    • Αντιμετώπιση: Ελέγξτε τη θερμάστρα. Βεβαιωθείτε ότι η θερμοκρασία είναι στο εύρος της διαδικασίας πριν από την επιμετάλλωση των πλακετών.

  • Πιθανή αιτία 2: Πολύ υψηλή οξύτητα της δεξαμενής.

    • Αντιμετώπιση: Προσθέστε καθαρό νερό για να ρυθμίσετε την οξύτητα.

  • Πιθανή αιτία 3: Χαμηλή περιεκτικότητα σε κασσίτερο.

    • Αντιμετώπιση: Προσθέστε GZ-2069-B για να αυξήσετε το επίπεδο κασσίτερου.

  • Πιθανή αιτία 4: Χαμηλός ρυθμός μικρο-εκτύπωσης.

    • Αντιμετώπιση: Αύξηση του ρυθμού μικρο-έκτρωσης εντός του εύρους της διεργασίας.

• Πρόβλημα: Η επιφάνεια κασσίτερου σκουραίνει

  • Πιθανή αιτία 1: Κακή διήθηση της δεξαμενής.

    • Αντιμετώπιση: Ελέγξτε το σύστημα φίλτρου. Αντικαταστήστε το φίλτρο. Φιλτράρετε στους 40℃ για 2-4 ώρες.

  • Πιθανή αιτία 2: Πολύ υψηλή οξύτητα της δεξαμενής.

    • Αντιμετώπιση: Προσθέστε καθαρό νερό για να ρυθμίσετε την οξύτητα.

  • Πιθανή αιτία 3: Πολύ χαμηλή ταχύτητα μικρο-έκτρωσης.

    • Αντιμετώπιση: Ελέγξτε τα επίπεδα H₂SO₄, Na₂S₂O₈, Cu²⁺ στο μικρο-etch. Διατηρήστε τα κανονικά.

  • Πιθανή αιτία 4: Το ξέπλυμα δεν είναι καθαρό μετά την επιμετάλλωση κασσίτερου.

    • Αντιμετώπιση: Βελτίωση του ξεπλύματος ή αντικατάσταση της δεξαμενής ξεπλύματος.

• Πρόβλημα: Ανομοιόμορφο χρώμα κασσίτερου

  • Πιθανή αιτία 1: Πολύ υψηλό ειδικό βάρος της δεξαμενής.

    • Αντιμετώπιση: Αραιώστε το διάλυμα και αναλύστε το.

  • Πιθανή αιτία 2: Πολύ χαμηλή ταχύτητα μικρο-έκτρωσης.

    • Αντιμετώπιση: Ελέγξτε το μικρο-etch H₂SO₄, Na₂S₂O₈, Cu²⁺.

  • Πιθανή αιτία 3: Μόλυνση στην προπλάκα ή στο λουτρό κασσίτερου εμβάπτισης.

    • Αντιμετώπιση: Αντικαταστήστε την προπλάκα ή το λουτρό κασσίτερου εμβάπτισης.

  • Πιθανή αιτία 4: Μη φυσιολογική επιφάνεια χαλκού.

    • Αντιμετώπιση: Καθαρίστε την επιφάνεια του χαλκού.

• Πρόβλημα: Κακή συγκολλησιμότητα

  • Πιθανή αιτία 1: Cu²⁺ στη δεξαμενή κασσίτερου πολύ υψηλά.

    • Αντιμετώπιση: Αντικαταστήστε το διάλυμα λουτρού κασσίτερου.

  • Πιθανή αιτία 2: Το ξέπλυμα δεν είναι καθαρό μετά την επιμετάλλωση κασσίτερου.

    • Αντιμετώπιση: Βελτίωση του ξεπλύματος ή αντικατάσταση της δεξαμενής ξεπλύματος.

  • Πιθανή αιτία 3: Μόλυνση κατά την ξήρανση στον αέρα.

    • Αντιμετώπιση: Καθαρίστε το τμήμα στεγνώματος και τον ανεμιστήρα.