PCB表面處理-噴錫

為何需要PCB表面處理?

所謂的PCB表面處理,意指對PCB的焊盤(PAD)進行塗層或電鍍等處理,以保護焊盤不被氧化。銅因其優異的導電性和物理性能而被PCB(印刷電路板)選作導電材料。但是,銅表面暴露在空氣中容易被氧化,表面會形成一層氧化層,銅的氧化層對焊接影響很大,這會導致焊點出現缺陷,容易形成假焊、空焊,從而降低產品的可靠性。因此,對PCB進行表面處理是為了:

  • 防止銅氧化: 延長PCB的使用壽命。
  • 改善焊接性: 確保元件與PCB之間的牢固連接。
  • 提高產品可靠性: 減少因焊接不良導致的產品故障。
  • “噴錫”是印刷電路板( PCB )最常見的表面處理方式,它具有良好的可焊接性,可用於大部分電子產品,噴錫對其他表面處理來說具有成本低、容易重工、有較長的儲存時間、適合目視檢查和電測、可焊接性好的優點。其不足之處是表面相對不平整,特別是大面積開窗的時候,更容易出現錫不平整的現象,錫面也容易老化,且噴錫時銅會溶解,板子經受一次高溫,而特別厚或薄的板,噴錫有局限,生產操作不方便。
  • 常見的噴錫設備可大分為垂直與水平兩種,噴錫的厚度一般是以量測1mm x1mm 或2mm x 2mm的pad為主,其厚度大致上會落在100~1000 MICRO INCH這個區間,若使用垂直噴錫設備,愈大的pad其厚度誤差就會愈大,因為噴錫是以板面垂直水平線的方式作業,而噴錫完成的瞬間,錫尚未完全冷卻凝固,因此越下方的厚度因為地心引力的因素就越厚,與上方的厚度差異也愈大。而且垂直噴錫設備在面對較薄的板子時,風刀容易造成板子抖動的刮傷或變形。水平噴錫設備則能達到較好的噴錫均勻度。
  • 因應目前的環保議題,噴錫也發展出無鉛噴錫可供選擇。PCB在外包上件時,要注意是否使用無鉛製程,有些打件廠只有無鉛製程,便不會承接有鉛噴錫的PCB上件案,如果有鉛噴錫的板子進到無鉛錫爐裡會造成汙染,而若是手焊件需使用無鉛錫絲,也最好是特別告知,避免日後產生的爭議。

有鉛噴錫與無鉛噴錫的選擇

噴錫可分為有鉛噴錫和無鉛噴錫兩種,其選擇主要取決於產品的應用環境、法規要求以及成本考量。
有鉛噴錫:

  • 優點:

1. 較低的熔點:鉛錫合金的熔點較低,使得焊接過程較容易進行。
2. 良好的流動性:鉛錫合金在熔化狀態下具有良好的流動性,有助於填充焊點和提高焊接品質。
3. 較低的成本:鉛錫合金相對於無鉛錫合金來說成本較低。    

  • 缺點:

        有鉛錫的缺點則有環境和健康問題:鉛是一種有害物質,對環境和人體健康有潛在危害。焊接過程中產生的鉛蒸氣可能對操作人員造成危害,同時鉛也會對環境造成汙染。

無鉛噴錫:

  • 優點:

       1. 環境友好:無鉛錫合金不包含有害的鉛元素,符合環境保護要求,減少對環境的汙染。

          2. 高韌性:無鉛錫合金的焊點相對較柔軟,能夠提供更好的抗震動和抗疲勞效能, 提高連線的可靠性和耐用性。

       3. 符合國際標準:全球許多國家和地區都對電子產品中的鉛含量進行了限制,使用無鉛錫合金可以符合相關的國際標準和要求。

  • 缺點:

​       1. 高熔點:無鉛錫合金的熔點較高,需要較高的焊接溫度和專用的焊接裝置。

       2. 較高的成本:無鉛錫合金的成本相對較高於鉛錫合金,
                                因為它包含了更昂貴的成分,如銀、銅等。

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