铝基板系列(喷锡铝基板)
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线路板喷锡与沉锡两种工艺的区别有哪些? PCB线路板有两个较为常见的工艺:喷锡和沉锡,都是为了适应无铅焊接要求而进行的一种表面处理方式。
但是在线路板工艺里面沉锡却并不为大多数人知道,下面联合多层线路板的技术员来详细的说一说喷锡与沉锡的区别。
喷锡与沉锡的区别
1、工艺流程
喷锡:前处理-喷锡-测试-成型-外观检查。
沉锡:测试-化学处理-沉锡-成型-外观检查。
2、工艺原理
喷锡:主要是将PCB板直接侵入到熔融状态的锡浆里面,在经过热风整平后,在PCB铜面会形成一层致密的锡层。
沉锡:主要是利用置换反应在PCB板面形成一层极薄的锡层。
3、物理特性
喷锡:锡层厚度大约在在1um-40um之间,表面结构较为致密,硬度较大,不容易刮花;喷锡在生产过程中只有纯锡,所以表面容易清洗,正常温度下可以保存一年,并且在焊接的过程中不易出现表面变色的问题。
沉锡:锡厚大约在在0.8um-1.2um之间,表面结构较为松散,硬度小,容易造成表面刮伤;沉锡是经过复杂的化学反应,药剂较多,所以不容易清洗,表面容易残留药水,导致在焊接中易出现异色问题,保存时间较短,正常温度下可以保存三个月,如果时间久会出现变色。
4、外观特点
喷锡:表面较光亮,美观。
沉锡:表面为淡白色,无光泽,易变色。
铝基板工艺及材料选择铝基板PCB由点亮层(铜箔层),导热绝缘层和金属基层组成。
电路层要求具有很大的载流能力,从而应使用较厚的铜箔,厚度一般35μM-280μM;导热绝缘层是PCB铝基板核心技术之所在,它一般是由特种陶瓷填充的特殊的聚合物构成,热阻小,粘贴性能优良,具有抗热老化的能力,能够承受机械及热应力。
CHT高性能PCB铝基板的导热绝缘层正是使用了此种技术,使其具有极为优良的导热性能和高强度的电器绝缘性能;金属基层是铝基板的支撑构件,要求具有高导热性,一般是铝板,也可使用铜板(其中铜板能够提供更好的导热性),适合于钻孔,冲剪及切割等常规机械加工。
PCB材料相比有着其他材料不可比拟的有点。
适合功率原件表面贴装SMT工艺。
无需散热器,体积大大缩小,散热效果极好,良好的绝缘性能和机械性能。
工艺要求有:镀金、喷锡、OSP抗氧化、沉金、无铅ROHS制城等。
产品详细说明:基材:铝基板、产品特点:绝缘层薄,热阻小;无磁性;散热好;机械强度高产品标准厚度:1.0 1.2 1.5 1.6 2.0 3.0mm 铜箔厚度:35μM 75μM105μM 140μM 280μM 特点:具有高散热性、电池屏蔽性,机械强度高,加工性能优良。
用途:LED专用 功率混合IC(HIC).铝基板是承载LED及器件热传导,散热主要还是靠面积,集中导热可以选择搞到热系数的板材,比如美国贝格斯板材。
LED一般使用电压不是很高,选择1MIL厚度绝缘层耐压大于2000V即可。
铝基板在LED及PCB行业中,并不陌生,人人都在强调要求板材的导热要大,要好,热阻药效。
但很多人对铝基板什么是导热,什么是热阻的具体定义还不是很清楚。
铝基板所谓的导热系数:导热系数又称为热传导系数,热传导率,热导率。
它表示物质热传导性的物理量,是当等温面垂直距离为1M,其温度差为1度,由于热传导而在1h内穿过1平米面积的热量(千卡)。
它的表示单位为:千瓦\米,小时.℃ 【KW\(m.h.℃】.如果需要铝基板材料担负更大的散热功效,所采用的基板材料要求是具有高导热系数(热传导率),例如,路灯,洗墙灯,日光灯。
铝基板系列(沉金铝基板),通过化学氧化还原反应的方法生成一层镀层,一般厚度较厚,是化学镍金金层沉积方法的一种,可以达到较厚的金层,通常就叫做沉金,沉金铝基板金层厚度一般是4迈,沉金工艺之目的的是在印制线路表面上沉积颜色稳定,光亮度好,镀层平整,可焊性良好的镍金镀层。
基本可分为四个阶段:前处理(除油,微蚀,活化、后浸),沉镍,沉金,后处理(废金水洗,DI水洗,烘干)。
(沉金铝基板)沉金铝基板与镀金铝基板的区别,镀金的加工工艺不容易焊接,不容易焊的造成的原因是多方便的,是实际生产中的难题,铝基板行业大多数不做镀金工艺,目前可以用沉金铝基板来替代。
沉金铝基板的特性:1、因沉金与镀金所形成的晶体结构不一样,沉金会呈金黄色较镀金来说更黄,客户更满意。
2、因沉金与镀金所形成的晶体结构不一样,沉金较镀金来说更容易焊接,不会造成焊接不良,引起客户投诉。
3、因沉金板只有焊盘上有镍金,趋肤效应中信号的传输是在铜层不会对信号有影响。
4、因沉金较镀金来说晶体结构更致密,不易产成氧化。
5、因沉金板只有焊盘上有镍金,所以不会产成金丝造成微短。
6、因沉金板只有焊盘上有镍金,所以线路上的阻焊与铜层的结合更牢固。
7、工程在作补偿时不会对间距产生影响。
8、因沉金与镀金所形成的晶体结构不一样,其沉金板的应力更易控制,对有邦定的产品而言,更有利于邦定的加工。
同时也正因为沉金比镀金软,所以沉金板做金手指不耐磨。
9、沉金板的平整性与待用寿命与镀金板一样好。
沉金铝基板目前是铝基板工艺中价格比较高的一种,目前应用于大功率照明和汽车电子行业,因为产品的附加价值比较好,品质和质量都是一流的,沉金铝基板的好坏取决于金层的厚度,金层太薄的话,不利于打线和绑定。
铝基板型号铝基板常用的金属铝基的板材主要有1000系、5000系和6000系,这三系铝材的基本特性如下:①1000系列代表1050、1060 、1070 ,1000系列铝板又称为纯铝板,在所有系列中1000系列属于含铝量最多的,纯度可以达到99.00%以上。
由于不含有其他技术元素,所以生产过程比较单一,价格相对比较便宜,是目前常规工业中最常用的一个系列。
目前市场上流通的大部分为1050和1060系列。
1000系列铝板是根据最后两位数字来确定这个系列的最低含铝量,比如1050系列最后两位数字为50,根据国际牌号命名原则,其含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。
在我国的铝合金技术标准(GB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%。
同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。
②5000系列代表5052、5005、5083、5A05系列。
5000系列铝板属于较常用的合金铝板系列,主要元素为镁,含镁量在3-5%之间,其又称为铝镁合金。
主要特点为密度低、抗拉强度高、延伸率高等。
在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列,故常用在航空方面,比如飞机油箱。
另外在常规工业中应用也较为广泛。
其加工工艺为连铸连轧,属于热轧铝板系列,故能做氧化深加工。
在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。
③6000系列代表6061 主要含有镁和硅两种元素,故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品,适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。
可使用性好,接口特点优良,容易涂层,加工性好。
6061的一般特点:优良的接口特征、容易涂层、强度高、可使用性好,抗腐蚀性强。
6061铝的典型用途:飞机零件、照相机零件、耦合器、船舶配件和五金、电子配件和接头等方面。
从材料本身的质地、硬度、延伸率、化学性能和价格等方面考虑,目前铝基板一般常用5000系铝材中的5052合金铝板。
铝基板分类铝基板按照工艺可分为:喷锡铝基板,抗氧化铝基板,镀银铝基板,沉金铝基板等;按照用途可分为:路灯铝基板,日光灯铝基板,LB铝基板,COB铝基板,封装铝基板,球泡灯铝基板,电源铝基板,汽车铝基板等等。
铝基板材质标准:全面解析与应用指南一、引言铝基板作为一种常见的电路板材料,在现代电子产业中发挥着重要作用。
为了满足不同应用场景的需求,铝基板材质标准成为确保产品质量和性能的关键因素。
本文将全面解析铝基板材质标准,为读者提供关于铝基板材质选择的实用指南。
二、铝基板概述首先,让我们了解一下铝基板的基本概念。
铝基板,又称铝合金基板,是以铝合金为基材,通过一系列加工工艺制成的电路板。
它具有优良的导热性、电气性能、机械加工性能和尺寸稳定性,广泛应用于LED照明、功率电子、汽车电子、航空航天等领域。
三、铝基板材质标准1. 铝合金型号铝基板的主要成分是铝合金,常见的铝合金型号有1000系、3000系、5000系、6000系等。
不同型号的铝合金在成分、力学性能、耐腐蚀性等方面存在差异,因此需根据具体应用场景选择合适的铝合金型号。
2. 板材厚度铝基板的厚度通常根据产品需求和加工工艺来确定。
较厚的板材有助于提高机械强度和散热性能,但可能增加重量和成本。
因此,在选择板材厚度时,需权衡各方面因素。
3. 导热性能铝基板具有良好的导热性能,这是由其铝合金基材决定的。
导热性能是衡量铝基板散热能力的重要指标,通常以热导率(W/m·K)来表示。
高导热率的铝基板有利于降低电子元器件的工作温度,提高产品可靠性和寿命。
4. 电气性能铝基板的电气性能包括绝缘电阻、介电常数、介质损耗等。
这些性能指标对于电路板的信号传输、抗干扰能力等至关重要。
优质铝基板应具有较高的绝缘电阻和良好的介电性能,以确保电路的稳定工作。
5. 表面处理铝基板的表面处理对其性能和美观度具有重要影响。
常见的表面处理方法有阳极氧化、喷涂、电镀等。
阳极氧化处理可提高铝基板的耐腐蚀性和耐磨性;喷涂处理可以赋予铝基板丰富的颜色和外观效果;电镀处理则能提高铝基板的导电性和焊接性。
在选择表面处理方法时,需考虑产品使用环境、美观要求和成本等因素。
四、铝基板材质标准的应用指南1. 根据应用场景选择合适的铝合金型号和板材厚度。
铝基板系列(喷锡铝基板)现在生产中有无铅喷锡和有铅喷锡2种,无铅喷锡已经越来越少,目前市场上流通的比较多的铝基板它的工艺是在纤维布上涂了一层胶。
那这样的铝基板,它的热阻是1.7摄氏度/W,有的还会是3.2摄氏度/W。
热阻比较高,所以它的热传导不是很好。
传热也不均匀。
不适合用在高品质,高亮度,高功率LED灯具上面。
(喷锡铝基板)
认识喷锡铝基板对LED散热的影响 大家知道LED的正常工作都有一个适当的温度条件,如果超出这个温度LED的性能就会受到影响,如果不很好控制温度的话就失去了LED灯长寿命的特点。
喷锡作为铝基板板面处理的一种最为常见的表面涂敷形式,被广泛地用于线路的生产,喷锡的质量的好坏直接会影响到后续客户生产时焊接的质量和焊锡性;因此喷锡的质量成为线路板生产厂家质量控制一个重点,喷锡又称热风整帄,是将印制板浸入熔融的焊料(通常为63/37sn/pb的焊料)中,再通过热风将印制板的表面及金属化孔内的多余焊料吹掉。
喷锡目前有两种:垂直喷锡和水平喷锡;
喷锡的主要作用:
①防治裸铜面氧化;
②保持焊锡性;
其他的表面处理的方式还有:热熔,有机保护膜OSP,化学锡,化学银,化学镍金,电镀镍金等;但是以喷锡板的性价比最好;
垂直喷锡主要存在以下缺点:
①板子上下受热不均,后进先出,容易出现板弯板翘的缺陷;
②焊盘上上锡厚度不均,由于热风的吹刮力和重力的作用是焊盘的下缘产生锡垂soldersag,使SMT表面贴装零件的焊接不易贴稳,容易造成焊后零件的偏移或碑立现象tombstoning
③板上裸铜上的焊盘与孔壁和焊锡接触的时间较长,一般大于6秒,铜溶量在焊锡炉增长较快,铜含量的增加会直接影响焊盘的焊锡性,因为生成的IMC合金层厚度太厚,使板子的保存期大大缩短shelflife;
水平喷锡大大克服以上缺陷,与垂直喷锡相比,主要有以下优点:
①融锡与裸铜接触时间较短,2秒钟左右,IMC厚度薄,保存期较长;
②沾锡时间短wettingtime,1秒钟左右;
③板子受热均匀,机械性能保持良好,板翘少;
水平喷锡的工艺流程:
前清洗处理----预热----助焊剂涂覆---水平喷锡---热风刀刮锡---冷却----后清洗处理
1.前清洗处理:
主要是微蚀铜面清洗,微蚀深度一般在0.75—1.0微米,同时将附着的有机污染物除去,使铜面真正的清洁,和融锡有效接触,而迅速的生成IMC;微蚀的均匀会使铜面有良好的焊锡性;水洗后热风快速吹干;
2.预热及助焊剂涂敷
预热带一般是上下约1.2米长或4英尺长的红外加热管,板子传输速度取决于板子的大小,厚度和其复杂性;‘60mil(1.5mm)板子速度一般在4.6—9.0m/min之间;板面温度达到130—160度之间进行助焊剂涂敷,双面涂敷,可以用盐酸作为活化的助焊剂;预热放在助焊剂涂布以前可以有效防止预热段的金属部分不至于因为滴到助焊剂而生锈或烧坏;
3.沾锡焊锡:融锡槽中含锡量约430公斤左右,为63/37共熔eutectic组成的焊锡合金,温度维持在260度左右;
为避免焊锡与空气接触而滋生氧化浮渣,在焊锡炉的融锡便面故意浮有一层乙二醇的油类,该油类应考虑与助焊剂之间的兼容性compatible;板子通过传输轮滚动传输速度约9.1m/min,在锡炉区有三排上下滚轮,停留时间仅约2秒;前后两组滚轮之间的跨度为6英寸,滚轮长度为24英寸以上,故可以处理的板面上限为24英寸;上下风刀劲吹,上下风刀之间的间距为15—30mil,风刀与垂直方向的月呈2—5度倾斜有利于吹去孔内的锡及板面的锡堆;
4.热风压力设定的相关因素:板子厚度,焊盘的间距,焊盘的外形,沾锡的厚度(垂直喷锡中为了防止风刀与已变形的板面发生刮伤,风刀与板面之间的距离相当宽,故容易造成焊盘锡面的不平),
5.冷却与后清洗处理:先用冷风在约1.8米的气床上由下向上吹,而将板面浮起,下表面先冷却,继续在约1.2米转轮承载区用冷风从上至下吹;清洁处理除去助焊剂残渣同时也不会带来太大的热震荡thermalshock
6.水平喷锡的厚度分为三种:
2.54mm(100mil),5.08mm(200mil),7.62mm(300mil),可以通过微切片测定锡厚:细抛光后用微蚀方法找出铜锡合金之间的IMC 厚度,微蚀药水的简单配制:双氧水与氨水1:3的体积比微蚀
10—15秒钟;界面合金的厚度一次喷锡一般在6微英寸,2次在1.8个微英寸左右;喷锡厚度可以用x-ray荧光测厚仪测定;板子的平坦度flatness主要是板弯(bow板子长方向的翘起)和板翘(twist,板子对角线方向的翘起);板子的尺寸变化
7.喷锡厚度与风刀的关系:焊盘上能够保留的锡厚受两种作用力因素影响:a.表面张力surfacetension决定最后平衡后的着锡厚度,焊盘的面积大时,其固化后着锡的厚度也较高b.风刀的压力;风刀压力大,最后着锡的厚度也会降低,外形较小的焊盘其表面张力通常比较大,可耐得住热风刀的推刮,故可以留下较厚的焊锡;外形较大的焊盘,表面张力较小,热风刀会刮去较多的锡,仅在焊盘末端留下较小的锡冠cresb;
8.通孔壁上的锡厚:孔壁上由内层平环引出或延伸者,会造成一座散热座heatsink效应,使喷上的融锡比较容易冷却固化,固锡层较厚.一般无孔内平环的镀通孔内孔内所能保持的锡厚与通孔的纵横比似乎并无明显的关联;孔拐角处锡厚约0.75微米30微英寸左右,从孔两端转拐角到孔中心,锡厚渐增;孔径的缩减量约为18—30微米,以孔中央缩小得最为显著,该处沾锡层最厚;
9.IMC,Flatness,及板子尺寸变化:IMC一次喷锡的厚度为6微英寸,这三个数据是检验水平喷锡温度曲线合适与否的最佳工具,三者的变化量均与温度有关,良好的IMC即etaphase的C u6Sn5,焊锡性能良好,恶性的epsolonphase的Cu3Sn,良好
的前处理有利于良好的合金层生成;恶性的epsolonphase的C u3Sn,与喷锡时间,喷锡厚度多少正相关;
板子的平坦度主要受以下因素影响:a.板厚的不同与层次的安排的对称与否,b.导体线路在板面分布是否均匀;c.班从空气中吸收水分的多少;喷锡前板子在100度下烘烤3个小时,尺寸稳定性良好,烘烤可以驱除半内的各种挥发份volatiles;喷锡前要烘烤,老化板装配前也要烘烤,以减少通孔出气会吹孔blowh ole的产生;
10.水平与垂直IMC厚度的比较
项目水平喷锡垂直喷锡
一次6---8微英寸12.6—17.7微英寸
微米0.32---0.4470.152—0.27
喷锡铝基板是铝基板行业中的主流产品,大多数的LED灯具行业使用的普遍工艺,喷锡铝基板一般使用太阳油墨,表面很光滑,利于焊接,影响喷锡铝基板价格的因素比较多,市场上正规的喷锡铝基板一般价格在800 RMB左右,使用时务必对比各项参数指标。