[发明专利]一种铜焊盘的表面喷锡处理方法

说明书

本发明提供一种铜焊盘的表面喷锡处理方法，所述喷锡处理时，使用锡铟合金，在220‑240℃进行喷锡作业，按重量百分比计，所述锡铟合金中铟含量为1‑5wt％；本发明还提供一种基于上述喷锡处理的铜焊盘表面处理方法，包括：焊盘清洗处理：采用水平喷淋Fel₃彻底清洗焊盘表面氧化层及有机污染物，腐蚀深度为0.5～1.0微米，腐蚀后水洗热风快速吹干；焊盘预热及助焊剂涂敷，预热带长度为1.2米，采用红外加热的方式，预热温度为120～150℃，助焊剂采用有机弱酸作为活化剂的助焊剂；上文所述的喷锡处理；冷却与后清洗处理：采用气浮式传输方式对线路板缓慢冷却，采用上述技术方案，能够明显抑制界面金属间化合物的生长，提高焊点的使用可靠性。

技术领域

本发明涉及一种印制线路板的表面处理技术，尤其是铜焊盘的表面喷锡处理技术。

背景技术

电子封装技术中，电子元器件与铜焊盘焊接后，锡基合金与焊盘表面产生冶金结合，生成的界面金属间化合物起到机械连接和电气连接的作用。随着电子产品小型化、便携化的发展趋势，焊点的可靠性问题备受关注。焊点在服役过程中，在温度的作用下界面金属间化合物会逐渐生长，并且服役温度越高，界面金属间化合物的生长越快。界面金属间化合物属于脆硬相，焊点在受力的过程中，最容易在界面金属间化合物处产生应力集中。因此，在焊接的过程中希望界面金属间化合物尽可能薄，并且在服役过程中希望其生长可以尽可能慢。

界面金属间化合物种类受到焊料合金成分的影响，同时也受到焊盘种类以及焊盘表面处理的影响。焊盘表面喷锡处理作为线路板表面处理的一种最为常见的表面处理方式，具有成本低，焊盘表面防氧化好，被广泛地应用于线路板的生产。但喷锡温度高使线路板产生较大的变形和内应力，线路板的平整度较差。喷锡质量的好坏会直接影响电子元器件焊接质量以及后期服役的可靠性，因此，喷锡的质量成为线路板生产厂家控制的一个重点。在最常用的喷锡处理的铜焊盘中，焊盘在与电子器件焊接前，在喷锡的过程中，焊盘表面与高温的锡产生冶金结合已经生成Cu₆Sn₅金属间化合物。在之后的SMT等焊接过程中，由于经历又一次重熔，界面金属间化合物Cu₆Sn₅会快速生长，对焊点的可靠性产生不利的影响。

发明内容

由于喷锡工艺中温度较高，焊接后界面金属间化合物存在生长快的缺陷，本设计人改进传统的喷锡处理工艺，采用锡铟合金制备一种抑制界面金属间化合物生长的焊盘，具有喷锡温度低，线路板平整度好，界面金属间化合物薄等优点，在产业上具有广发的利用价值。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种铜焊盘的表面喷锡处理方法，其技术方案为：喷锡处理时，使用锡铟合金，在220-240℃进行喷锡作业，按重量百分比计，所述锡铟合金中铟含量为1-5wt％，优选1-4wt％。

采用上述技术方案，SnIn合金热喷涂在Cu基板上，液态的SnIn合金会与铜发生反应，生成自由能更低的Cu₆(Sn,In)₅(而纯Sn和Cu反应是生成的是 Cu₆Sn₅)。由于In原子在Cu₆(Sn,In)₅中以置换原子的形式存在，因此会导致 Cu₆(Sn,In)₅产生晶格畸变，阻碍Sn和Cu原子在固态下的进一步反应，因此抑制了化合物Cu₆(Sn,In)₅的生长，降低了对焊点可靠性的影响。其次，对于Cu₃(Sn,In) 这种性能较差的界面金属间化合物(硬而脆，并通常会形成孔洞)，基本是由 Cu₆(Sn,In)₅和Cu进一步反应而来，因此抑制了Cu₆(Sn,In)₅的生长变相的也减少了Cu₃(Sn,In)的形成，使得该种化合物在焊点服役过程中(在温度的作用下)生长缓慢，有效的抑制了界面裂纹的产生。进一步提高了焊点在服役过程中的寿命。