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1、Ormecon International沉锡沉锡(Immersion Tin)技技 术术Ormecon International目目 录录IOrmecon International 公司简介公司简介II产品、部门产品、部门 和全球范围和全球范围III沉锡技术（沉锡技术（Immersion Tin）a.无铅工艺无铅工艺b.优优 势势c.常见工艺常见工艺 IVImmersion Tin 一般流程一般流程VImmersion Tin-Ormecon International 产品产品a.UNICRONb.ORMECON CSNVI降低锡降低锡须的须的 沉锡技术沉锡技术VIIFAQ-常见问题解

2、答常见问题解答Ormecon InternationalOrmecon 简介简介Ormecon InternationalOrmecon International 一览一览成立于1996年,Ormecon 建立在以下的基础上:技术技术,产品产品,专利专利 开发了革命性的有机金属 ORMECONTM提供了PCB表面处理的市场领先产品 拥有超过200项的专利 人人,机构机构在全球有40个专业的技术和商业队伍Ormecon International 在德国、美国、日本设有分支机构 客户客户,销售网络销售网络,合作伙伴合作伙伴服务全球超过120个客户协同合作伙伴提供整套的解决方案 (化学+设备)O

3、rmecon InternationalOrmecon International 一览一览为为了了在在沉沉锡锡技技术术上上获获得得更更强强优优势势及及建建立立一一个个强强大大全全球球的的销销售售市市场场，Ormecon 在在2003年作出以下决策年作出以下决策:收购 Unicron Surface Technology GmbH,Germany 从Cimatec chemistry business收购,包括UNICRONTM 沉锡技术和市场 (在欧洲和中国南部有强大的市场)成立 Ormecon CirTech,USA和 Florida CirTech 合 作 成 立,她 们 拥 有 OMI

4、KRONTM 沉 锡 市 场 (在美国和亚洲的部分地区有强大的市场)以上的这些组成了以上的这些组成了 Ormecon International Group Ormecon InternationalPCB的表面处理技术的表面处理技术Ormecon International 现在在化学沉锡的工艺和技术化学沉锡的工艺和技术上处于领先地位.下面是沉锡产品的描述图:ORMECONTM CSNUNICRONTMG3 /G4OMIKRONTM,OMIKRON PLUSOrmecon GmbHUnicron GmbHOrmecon CirTech LLCOrmecon International沉锡市场

5、的简介沉锡市场的简介 现在，Ormecon International 是世界上沉锡技术的领先者!在所有的沉锡供应商中，在所有的沉锡供应商中，Ormecon International 有最多的客户有最多的客户!Ormecon InternationalStannatechMacStan HSRAtotechMacDermidStrong synergy betweenthe three technologies.ORMECONTM CSNUNICRONTMG3 /G4OMIKRONTM,OMIKRON PLUS Ormecon International销售网络销售网络Ormecon Int

6、ernational 在全球有超过25个销售伙伴，在全球主要的国家销售她的产品.Ormecon International Ormecon International沉沉 锡锡 技技 术术Ormecon International无铅化要求无铅化要求欧洲议会通过了 RoHS 指令(限制使用某些有害物质的指令EEE-2002/95/EC,27th January 2003).指令禁止在2006年7月1日以后在电气及电子产品中使用某些有害的物质.成员国必须确保在市场上销售的新电气及电子产品中不含有铅和其他的有害物质.为了执行2006年的指令,主要的设备制造商已经准备在2004年一月开始转换使用无铅

7、技术.现在他们向他们的供应商提出越来越多的要求.让我们现在就准备好!Ormecon InternationalPCB 表面处理技术表面处理技术HASL ENIG Immersion Silver Immersion TinOSPPbPbPbPbPb含铅含铅很好的质量很好的质量,成本昂贵成本昂贵不可靠的表面处理不可靠的表面处理不能通过多次上锡不能通过多次上锡 很好的质量很好的质量,易老化易老化无铅流程无铅流程Ormecon International 与喷锡（HASL）比:无铅无铅/表面平整表面平整/镀层一样镀层一样 与有机保护膜（OSP）比:能多次上锡能多次上锡 与沉镍金（Ni/Au）比:低成

8、本低成本 与沉银（Silver）比:更高的抗氧化性和更好的焊接可靠性更高的抗氧化性和更好的焊接可靠性Base materialCopper laminate,Electroless Copper,Electroplated CopperSolder mask锡-铅(HAL)Immersion TinSolder maskCopper laminate,Electroless Copper,Electroplated CopperCritical area沉锡技术的优势沉锡技术的优势Ormecon InternationalSource:TU Mnchen(Habenicht,Bergmann,

9、Wege);ENDRESS+HAUSER(Birgel)UnicronNickel/GoldAlpha LevelHALorg.passivationWetting Force SnAg3,5Wetting Force of SnAg3,5 at 265C on different surface finishes.F-SW 34 was used as flux in all cases.沉锡技术的优势沉锡技术的优势Ormecon International 沉锡工艺是基于金属铜和溶液中的锡离子的置换反应沉锡工艺是基于金属铜和溶液中的锡离子的置换反应 反应机理反应机理:2 Cu+Sn2+2

10、Cu+Sn 铜溶解而锡沉积铜溶解而锡沉积 在铜和锡的分界处形成一个合金层在铜和锡的分界处形成一个合金层,由两种锡铜合金组成由两种锡铜合金组成:铜含量少铜含量少 -状态状态=Cu6Sn5 铜含量多铜含量多 -状态状态=Cu3Sn沉锡的沉积过程沉锡的沉积过程Ormecon InternationalcopperCu6Sn5tinCu3Sn新鲜的表面合金层扩散锡层全部转化为合金时间 /温度Cu6Sn5转化为 Cu3SncopperCu3SnCu6Sn5100%可焊可焊可焊性在接近临界状态可焊性在接近临界状态不能焊接不能焊接不能焊接不能焊接沉锡层随着时间的变化沉锡层随着时间的变化Ormecon Int

11、ernational沉沉 锡锡 的的 应应 用用Ormecon InternationalImmersion Tin SpecificationsOrmecon InternationalImmersion Tin SpecificationsOrmecon International沉锡工艺沉锡工艺(总说明总说明)Ormecon International酸洗水洗微蚀预浸沉 锡热水洗DI 水洗水洗水洗烘干 4 个有效的工序个有效的工序 锡缸的沉锡时间从水平沉锡工艺的锡缸的沉锡时间从水平沉锡工艺的 8 分钟到垂直沉锡工艺最多的分钟到垂直沉锡工艺最多的20分钟分钟.沉锡工艺沉锡工艺Ormecon

12、 International酸洗水洗微蚀预浸沉 锡热水洗热水洗DI 水洗水洗水洗水洗酸洗是为了除去PCB表面的油脂和有机物工艺条件:垂直:3 min.35C水平:90-120 sec.30C-40C烘干沉锡工艺沉锡工艺Ormecon International酸洗水洗微蚀预浸沉锡热水洗热水洗DI 水洗水洗水洗水洗推荐使用 H2O2/H2SO4 微蚀体系,可以得到一个平整的铜面.微蚀速率:1-2 m/min.工艺条件垂直l:2 min.30C-40C水平:30-45 sec.30C-40C必需的分析:H2O2 /颜色 /H2SO4 /Cu烘干沉锡工艺沉锡工艺Ormecon Internation

13、al酸洗水洗微蚀预浸沉锡热水洗热水洗DI 水洗水洗水洗水洗酸性的水溶液工艺条件垂直:1 min.室温-40C水平:45-60 sec.室温-40C必需分析:Ormecon International 提供的建议提供的建议:-有机金属型有机金属型(OM)的预浸是改良锡须的有效的方法的预浸是改良锡须的有效的方法烘干沉锡工艺沉锡工艺Ormecon International酸洗水洗微蚀预浸沉 锡热水洗热水洗DI 水洗水洗水洗水洗沉锡是用0.8 1.2 m 锡层选择性覆盖铜面.工艺条件垂直:9-20 min.60-65 C水平:8-10 min.60C-68C必需分析:比重 /酸度 /锡含量 /铜含量

14、烘干沉锡工艺沉锡工艺Ormecon International酸洗水洗微蚀预浸沉锡热水洗热水洗DI 水洗水洗水洗水洗非常重要非常重要!为了清洗和清洁为了清洗和清洁PCB,在沉锡后热水洗是必需的在沉锡后热水洗是必需的.有一部分沉锡药水的成分只能溶于热水有一部分沉锡药水的成分只能溶于热水.烘干沉锡工艺沉锡工艺Ormecon International酸洗水洗微蚀预浸沉 锡热水洗热水洗DI 水洗水洗水洗水洗非常重要非常重要!最后水洗用最后水洗用DI水可以确保水可以确保PCB在进入烘干时在进入烘干时,板面上没有杂质板面上没有杂质(如如:盐盐类类)和沉淀物和沉淀物烘干沉锡工艺沉锡工艺Ormecon In

15、ternational酸洗水洗微蚀预浸沉锡热水洗热水洗DI 水洗水洗水洗水洗烘干要在烘干要在 80C 以下快速烘干以下快速烘干(时间小于时间小于 10 分钟分钟).提示:烘干确实可以改善锡须:一个短时间的高温处理,例如.5 minutes 170C,是可以减少锡须的产生。这个处理应在烘干后马上进行,且在短时间和低压下,可以避免锡面的不必要的老化。烘干沉锡工艺沉锡工艺Ormecon International酸洗水洗微蚀预浸沉锡热水洗DI 水洗水洗水洗烘干沉锡后锡层的质量控制沉锡后锡层的质量控制:-目视检查目视检查-锡厚检测锡厚检测-可焊性可焊性(正常的和正常的和 155C/4 h老化后老化后)

16、沉锡工艺沉锡工艺Ormecon International沉锡的沉积曲线沉锡的沉积曲线68C,measured with GCM(coulombmetric)Ormecon International沉锡工艺沉锡工艺(Ormecon Intl.产品产品)Ormecon InternationalUNICRONUNICRONTMOrmecon InternationalUNICRONUNICRONTMTM酸洗水洗微蚀预浸沉锡热水洗DI 水洗水洗水洗烘干UNICRON 是是Cimatec 和和 Unicron(Cimatec的的附附属属机机构构)提提供供的的沉沉锡锡工工艺艺.这这个个工工艺艺已已经

17、经被被不不同同设设备备制制造造商商认认可可,包包括括 Siemens,并并且且在在德德国国、瑞瑞士士、中中国的国的PCB厂家使用。厂家使用。Ormecon InternationalORMECONTM CSNOrmecon InternationalORMECONTMTM CSNORMECON CSN 是是 Ormecon GmbH 提提供供独独特特的的沉沉锡锡工工艺艺.这这是是一一种种拥拥有有优优势沉锡技术势沉锡技术,它是基于一个包含有机金属它是基于一个包含有机金属(OM)独特预浸独特预浸.ORMECON CSN 已已经经被被不不同同的的设设备备制制造造商商认认可可(包包括括 Samsung

18、等等),并并且且在在欧欧洲、韩国、日本、美国的洲、韩国、日本、美国的PCB 厂家应用于生产中厂家应用于生产中.Ormecon InternationalAcid CleanerRinseMicro EtchPre-DipPCB 7000Immersion TinWarmRinseDI waterRinseRinseRinseDryPre-Dip Option:Organic Metal Pre-Dip PCB 7000PCB 7000 是有机金属 ORMECONTM 的水溶液它包含直径在 50-100 nm ORMECONTM 颗粒并沉积一层 80 nm 厚的 ORMECONTM 在铜面上。P

19、CB 7000 is the key to ORMECON CSNs superior properties.Process conditionsvertical:1 min.room temperaturehorizontal:45-60 sec.room temperature RinseOrmecon International两种不同技术的合拼两种不同技术的合拼Organic Metal+Immersion Tin 有机金属（有机金属（Organic Metal ORMECONTM）的优势）的优势:Cu 仅仅氧化成仅仅氧化成 Cu(I+)对沉锡有催化作用对沉锡有催化作用 在沉锡过程中有

20、更好的结晶在沉锡过程中有更好的结晶ORMECONTMTM CSNOrmecon InternationalORMECONTMTM CSN有机金属 ORMECONTM 令到Cu只氧化成Cu(I+)，而限制氧化成 Cu(II+)，结果是获得统一，均匀的表面，以保证在不同的条件下都可以得到较好的结晶。OM能能够清洁铜面，为得到均匀、平整的沉积提供理想的条件。铜铜 面面:不用不用 OM使用使用 OM有机金属（有机金属（OM）的效果）的效果Cu(I+)和和 Cu(II+)有未知的比例有未知的比例只有只有 Cu(I+)Ormecon InternationalORMECONTMTM CSN锡面锡面:没有用

21、没有用 OM使用使用 OM灰白，不均匀灰白，不均匀平整平整,不光滑不光滑/光亮光亮有机金属的效果有机金属的效果Ormecon InternationalORMECON CSN沉锡沉锡传统沉锡传统沉锡 5 m5 mSEM Photo of Ormecon Third party SEM Photo5 mORMECONTMTM CSN晶体结构晶体结构不用不用 OM使用使用 OM有机金属的效果有机金属的效果Ormecon InternationalORMECONTMTM CSN不用不用 OM的的沉锡表面沉锡表面 平整平整,低密度低密度使用使用 OM沉锡表面沉锡表面 更密集更密集,更少的氧化更少的氧化

22、晶体结构晶体结构有机金属的效果有机金属的效果Ormecon InternationalORMECONTMTM CSN更大颗粒锡的晶体更大颗粒锡的晶体 降低晶体扩散的程度降低晶体扩散的程度(更少的纯锡转化成锡铜合金更少的纯锡转化成锡铜合金)更长的存储寿命更长的存储寿命 更好的温度稳定性更好的温度稳定性 产生锡须的可能性更少产生锡须的可能性更少 对不同的加工有更高的上锡可靠性对不同的加工有更高的上锡可靠性 锡面更不容易氧化锡面更不容易氧化 更长时间的湿润性能更长时间的湿润性能/可焊性可焊性 产生锡须的可能性更少产生锡须的可能性更少Ormecon International沉锡锡须的减少沉锡锡须的减

23、少Ormecon International沉锡锡须的减少沉锡锡须的减少锡须是一种典型结构的纯锡.最近已经证实过去观察到的锡须对PCB是没有危害.然而,以BOSCH为首的主要设备制造商决定只接受降低锡须的沉锡技术用于他们产品的表面处理(他们没有要求完全没有锡须).BOSCH 对锡须要求说明:PCBs 在交货时没有锡须 在 6 个月的存储期内,锡须的生长长度 20 m,是可以接受的任何的焊接,都可以马上消除锡须产生的危险.这个说明只适用于新的以沉锡作为表面处理的PCB,包括在存储期内及存储期后.Ormecon International锡须的构成锡须的构成一般来说已经证实锡须产生的动力是由于纯锡

24、层的内应力.通常在刚镀上的铜层其内应力几乎为零，例如 PCB.在存储期内,内应力在锡层生长.这是产生在 Sn-Cu 分界面的金属化合物层中的.这个金属化层是由于铜扩散到锡中,只有很少的锡扩散到铜中,而产生的.CuSnSnOxOrmecon International锡须的构成锡须的构成而且,扩散是不均匀的、分散的锡层，晶体界面是不受控那个地方的合金层扩散速度快，则锡须的生长速度慢.锡的氧化物存在可以防止应力的释放(锡的氧化物象帽子一样靠着).同时(在存储期内)应力在锡层内部保持增长.氧化层是不能够消除应力的(缺点通常会出现).当应力变成足够大时，将会突破氧化层，产生锡须以释放应力.CuSnSn

25、OxCuSnxWhiskerinternal stressOrmecon International这些图片通过切开一条锡须，显示了不同的时期的状态:3A=FIB 图片是在一条锡须旁边挖了一条槽3B 和 3C=锡须的不同切面锡须旁边的晶体结构显示了三个不同的层：底铜、Sn-Cu合金层、锡层.合金层的生长显示出很大的各向异性，在某些区域生长比其他地方快.锡须的构成锡须的构成Ormecon International此外不均匀的合金层生长会增大内应力，在那其它因素影响锡须的生长，如老化条件、底层物质的特性及沉积层的特性尤其是晶体颗粒的大小能改变活化能，影响锡须的生长速率。大颗粒锡晶体比小颗粒的锡晶

26、体有更稳定的热力能，不容易产生晶体重排。所以大颗粒的锡晶体更难产生锡须 内应力和晶体的活化能对锡须的形成有很重要的影响结论及建议结论及建议:锡须形成的动力主要来自在锡须形成的动力主要来自在Sn-Cu分界面产生的合金层的生长产生的内应力分界面产生的合金层的生长产生的内应力.因此，降低内应力主要通过减少锡层的合金的生长因此，降低内应力主要通过减少锡层的合金的生长.使用大颗粒的锡晶体结构，来最大限度控制锡须的形成使用大颗粒的锡晶体结构，来最大限度控制锡须的形成(如如 ORMECON CSN 使用有机金属的使用有机金属的预浸预浸).锡须的构成锡须的构成Ormecon International沉锡锡须

27、的减少沉锡锡须的减少Ormecon International 能够提供达到BOSCH严格要求的规范的沉锡技术.锡须的生长长度 20 m.Ormecon的锡须减少工艺是已经被Bosch 认可的工艺.通过以下可以达到：a)在预浸使用有机金属 ORMECONTM 可以使锡沉积的晶体较大b)预浸中增加的成分有效使合金的生长分布得均匀.样品和技术报告能达到要求之上.Ormecon International预浸的选择预浸的选择:减少锡须型的预浸减少锡须型的预浸酸洗水洗微 蚀预 浸沉 锡热水洗热水洗DI 水洗水洗水洗水洗包含OM的溶液，在锡/铜的分界层沉积一层减少锡须的成分。工艺条件：垂直:1 min.

28、30-40C水平:45-60 sec.30-40C烘干Ormecon InternationalFAQ(常见问题解答常见问题解答)Ormecon International 板的间距较少 锡缸的循环有限 较低的沉积速率 板的面积与锡缸的体积比大(例如.10 块板浸在100 ltr 的缸中)当板架浸入锡缸中时,温 度可能下降较大 在前几分钟沉积速率较低.min.distance15 mmUp to 20 min.immersion time为什么垂直沉锡工艺要较长的沉积时间为什么垂直沉锡工艺要较长的沉积时间?Ormecon International 在锡缸中沉锡药水能够很好湿润板面 随时都有新

29、鲜的药水接触板面 沉积速度较快 沉入药水的板的面积与锡缸的体积有很好的比例(如.10 块板同时在一个 1000 ltr.的锡缸)理想的温度条件 理想的沉积条件 8-10 min.immersion time为什么水平沉锡工艺的沉锡时间较短为什么水平沉锡工艺的沉锡时间较短?Ormecon International水平工艺水平工艺+有利于大批量生产有利于大批量生产;0,5 m/min:59 panel/h(18”x24”)1,0 m/min:118 panel/h(18”x24”)+锡面质量很好锡面质量很好+较低地药水消耗较低地药水消耗(带出带出)较低地运作成本较低地运作成本+稳定地沉锡质量稳定

30、地沉锡质量+很少有灰白锡面很少有灰白锡面+锡面很少有斑点锡面很少有斑点+沉锡时间较短沉锡时间较短-较高的投资较高的投资-占地较大占地较大-有有Sn4+的风险的风险垂直工艺垂直工艺+有利于少批量的生产有利于少批量的生产;150 Ltr.:25 panel/h(18”x24”)+投资较低投资较低+占地少占地少+Sn4+较少较少-较高的药水消耗较高的药水消耗(带出带出)较较高的运作成本高的运作成本-沉积质量不稳定沉积质量不稳定-可能可能会出现灰白锡面会出现灰白锡面-可能有锡面斑点可能有锡面斑点-沉锡时间较长沉锡时间较长垂直沉锡工艺与水平沉锡工艺的比较垂直沉锡工艺与水平沉锡工艺的比较Ormecon International沉锡能够替代喷锡（沉锡能够替代喷锡（HAL）吗？）吗？Yes！我需要改变我的松香和锡膏我需要改变我的松香和锡膏?No我需要改变我的绿油吗我需要改变我的绿油吗?不一定.但并不是所有的绿油都能够适应沉锡.Ormecon International谢谢您的关注！谢谢您的关注！