新型沉银工艺的生产经验及特性连载(一)

　　为了满足电子工业对于禁用铅的迫切要求，印刷电路板（PWB）工业正逐步将最终表面处理从锡铅热风整平转移到其他表面处理，如沉银、沉锡、化学沉镍金以及有机保护膜（OSP [1]。其中，沉银工艺由于它的优异性能及合理的成本，被认为是最佳的选择。新型沉银工艺的一般特性已在[2,3]叙述。本文着重探讨水平线的生产经验，该工艺的稳定性以及现有沉银工艺共有的几个可靠性问题，如细线路的“贾凡尼效应”、焊接点強度及BGA 焊盘粘合的完整性。
　　实验
　　沉银工艺的稳定性是通过监控在水平生产线的产品来评估（工艺步骤如表1 所示）。作为前处理步骤的除油段和微蚀段对于控制沉银层的外观很重要，总微蚀深度大约为1 – 2 μm，该微蚀深度与铜面实际状况有关。
　　铜线路上“贾凡尼效应”的发生趋势是通过在水平生产线上处理沉银测试板来评估。首先，测试板以 1 米/分的正常线速进行沉银处理，(停留时间为2.5 分钟)，沉银厚度为0.25 μm（在尺寸为1.9 x 1.9 mm 的焊盘上测量）。其次，测试板在预浸段前使用和第一次相同的生产条件，但在沉银段的线速度减为0.5 米/分，(停留时间为5 分钟)，沉银厚度为0.48 μm。在阻焊油墨剥除之前和之后用电子显微镜检查铜线路被咬蚀的状况來決定“贾凡尼效应”。
　　焊接点的结合力用剪切测试来测量。在有BGA 焊盘（直径为0.5 mm）的测试板上分别鍍0.05、0.2 和0.5 μm 厚的银，然后将测试板在最高温度262 °C 下进行3 次无铅回流焊处理，再分别将Sn63Pb37 和SAC305 錫球（直径为0.76 mm）用与之相匹配的焊膏焊接在BGA 焊盘上。最后用Dage PC-400 推力测试仪（如图1 所示）以200 μm/sec 的速度完成剪切测试。
　　BGA 焊盘粘合的完整性是使用Nicolet 图象系统在55 KV、30 μA 下的X 光测量。该系统利用X 光穿透力强、无破坏并且可以在显示屏上形成图象的特性，可以观察物体的内部结构。从图象可观察到物体是否有隐藏的缺陷或内部不规则，如比较组件和印刷电路板之间焊接结合处零缺陷和其他缺陷的百分比；也可以和样品的横截面作对比。