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                            電路板OSP比ENIG表面處理的焊接強度更強

                            2018-09-27 精莞盈fpc 57

                              有經驗的電路板工程師都知道,OSP表面處理的電路板的焊接強度比ENIG表面處理來得強」,這里我們拿出一個數據來告訴你到底OSP焊接強度比ENIG強了多少?

                              這份報告中的數據基本上采用了推力(Shear-test)及拉力(Pull-test)兩種測試方法。

                              

                            這份報告卻是以錫球的「破裂強度(Fracture Energy)」來計算其焊接強度的,因為當最大剪切力出現時錫球還不一定整顆完全掉落下來,有些可能只是裂開一部分,但推力的最大值已經求出,所以僅計算最大剪切力來代替焊錫強度會有點失真,應該要計算其整個剪切力與距離所形成的封閉區域面積(上圖)才比較能代表焊接強度。


                              需要提醒的,這份報告卻是以錫球的「破裂強度(Fracture Energy)」來計算其焊接強度的,因為當最大剪切力出現時錫球還不一定整顆完全掉落下來,有些可能只是裂開一部分,但推力的最大值已經求出,所以僅計算最大剪切力來代替焊錫強度會有點失真,應該要計算其整個剪切力與距離所形成的封閉區域面積(上圖)才比較能代表焊接強度。

                              

                            Average_fracture_energy_as_a_function_of_shear_speed


                              從整份報告看來,針對OSP及ENIG表面處理的焊接強度結果可以歸納為下列幾點結論:

                              ? 施加于錫球的剪切速度(shear speed)越快,不論錫球是焊接于OSP或ENIG的表面處理上,其斷裂能量(Fracture Energy)都會隨著剪切速度的增加而急速下降。這說明電子產品落下的速度對電路板上的電子零件焊錫強度來說都是個致命傷,而零件越重者,受到的傷害就會越大,因為F=ma。摔落的高度越高也就越不利。

                              ? 以SAC305焊錫來說,OSP表面處理板子的焊錫對抗剪切力的破裂強度較ENIG表面處理的板子來的優秀,尤其是在100mm/sec剪切力速度時差異最為明顯,但是到了1,000mm/sec以上的剪切速度時,兩者的間的差距則越來越小。這個可以解釋手機做裸機高處摔落測試(drop test)時ENIG與OSP差異不大,但是做滾動測試(tumble test)時OSP明顯比ENIG來得優秀。

                              報告中還特別針對一次回焊(As reflow)、二次回焊(Double reflow)、回焊后放置于150°C環境下200(H)小時(Reflow + 200hr@150°C)做了實驗及比較,最主要目的在了解IMC(Intermetallic Compounds)在時間及溫度條件下對BGA錫球焊錫強度的影響性。

                              

                            Effect_of_ageing_on_performance_in_shear


                              ? 以OSP表面處理與SAC305形成焊錫的剪切力測試的破裂強度來看,一次回焊及二次回焊對其焊錫強度影響似乎不大明顯,但是隨著高溫時間老化后,其焊錫強度則明顯下降。這個可以推論是因為OSP銅基地與錫球最初形成Cu6Sn5為良性IMC,但隨著時間老化后,「銅」會慢慢的滲透到界面層并與原來的IMC發生反應,漸漸轉變為Cu3Sn劣性IMC有關。

                              Cu6Sn5 + 9Cu → 5Cu3Sn

                              也就是說銅基地的焊錫強度會隨著時間老化而變差,產品賣到市場上越久,不良率就會越高。

                              ? 以ENIG表面處理與SAC305形成焊錫的剪切力測試來看,不論是一次回焊、二次回焊、回焊后放置于150°C環境下200(H)小時來看,其破裂強度(焊接強度)似乎沒有特別明顯的差異。

                              相對來說,ENIG一旦經過設計信賴度品質驗證,日后在市場上的不良率應該比較低,但前提是不計「黑墊」這類PCB生產時的瑕疵。


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                                 公司自2003年創業以來,始終以創造世界一流產品為奮斗目標,積極推動柔軟PCB事業向多元化和全球化發展。目前,我們在全球以光學為核心的影像系統產品....

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