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1、剥锡技术的发展与应用1. 前言印制线路板常以锡或锡铅镀层作为蚀刻阻层，在完成蚀铜，定义线路后，则依据产品区别，进行剥锡或融锡流程。由于喷锡板(SMOBC)的防焊阻剂(Soldermask)的附著力远较融锡板为优，因而剥锡成为制程主流，亦因而日益重要。2. 剥锡液的功能与演进2.1基本功能需求：理论上，完美的剥锡铅液应具有：不攻击底材，彻底剥除锡铅及铜锡合金，而又不侵蚀底材铜；反应速度快而且放热少；废液易于再生回收使用；表面张力低，不惧小孔板制作；使用安全，无毒性;且不沉淀，维护容易等特性。然而实际上，由于铜锡合金的氧化电位较铜为高，要剥除可焊锡性(solderability)极差的锡铜合金时，
2、必定同时具有蚀铜性，由锡铅形成氧化锡/氧化铅的放热量固定，无法改变，腐蚀性与抗沉淀性难以两全等问题，使得剥锡铅液在对底材铜的侵蚀、放热量和再生回收上，仍未能达到理想。2.2目前市场上商品化剥锡铅液产品，依操作性可区分为单液性(singlestage)与双液型(two-stage)；依主成份可区分为氟氢化铵/双氧水系统，硝酸，盐酸及其他有机酸等系统。1. 氟氢化铵/双氧水系统：虽然因形成CuF2,对铜面侵蚀极低，但由于会攻击玻璃织维/环氧树脂底材,造成板面白斑，而又产生大量沉淀及含氟废水，现已被市场淘汰。2. 盐酸系统：虽然成本较低，不会攻击玻璃织维/环氧树脂底材，且不产生沉淀，废水处理容易；但
3、由于仅能处理纯锡，故使用者少。3. 硝酸系统：为近年产品主流，具有速度快且稳定，抗沉淀性高，不堵塞喷嘴，铜面光泽性好，处理量大等优点，但仍有对铜面，设备侵蚀较高，单位时间放热量较大等缺点。4. 其他有机酸系统：具有不会攻击玻璃织维/环氧树脂底材，且不产生沉淀，对铜面，设备侵蚀较低，单位时间放热量较小等优点；但由于成本高，速度慢，故使用者较少。关于单液型与双液型剥锡铅液的区别，我们留在剥锡液的反应机理与组成再行讨论。剥锡液的反应机理与组成3.1反应机理3.1.1线路板表面金属结构板面金属结构可区分为三层；最表一层为锡或锡铅层。最底层为线路板底铜层，而中间则为铜锡合金层,其中铜锡合金层又可区分为C
4、u6Sn5与Cu3Sn。(如下图)CueSiiiCu3SnBaseCopper3.1.2反应机理由于铜锡合金之可焊锡性极差，必须彻底剥除，而剥除锡或锡铅层的氧化能力须求与剥除铜锡合金层不同，故剥锡反应可区分为两个阶段：(1) 锡或锡铅层的剥除。(2) 铜锡合金层的剥除。反应式可分别表示如下：鶴或锡铅氧化(ODcidation)氧化錫章优铅逡解（dissolution可谑性化佥拗.C汙CSnO/PbOj铜镯含金氧化(Oxidation)L可嫁性化會爛Odation盟dLZPbL眾锡佥金氧化可落性化合犒OxidationCu2Sn(SnUFbL)这两个阶段，也就是双液式剥锡铅液的反应设计阶段：在第
5、一段药液中，以较快的速度去除占绝大部分的锡或锡铅层，而不伤害底层铜；第二阶段药液中，残留的锡铜合金层，厚度远较锡或锡铅合金层为小，且均匀（锡铜合金层厚度仅与界面温度及接触压力，时间有关），虽然可能伤及铜层（铜锡合金的氧化电位较铜为高，当药液具有足够的氧化能力，去除铜锡合金时，亦必然具有足够侵蚀铜层的氧化能力），但影响已降至最低。这是双液式剥锡铅液的最大好处，因而极适合于手动操作。在处理喷锡（HotAirLevelling）重工板时，因不受锡/铅合金厚度不均影响，最能显示优势。目前较常见的双液式剥锡铅液，大多是盐酸系统或有机酸系统（第二段药液），与硝酸系统（第一段药液）的搭配，或全硝酸系统（第一
6、、二段药液）。3.2药液组成3.2.1双液式剥锡铅液1）A液：氧化剂：用以将Sn/Pb氧化成SnO/PbO基础酸：用以稳定氧化剂或提供适合氧化反应的环境抗沉剂：将SnO/Pb0转成可溶性结构抑制剂：抑制氧化剂与铜/铜锡合金反应2）B液：氧化剂：用以咬蚀铜锡合金基础酸：用以稳定氧化剂或提供适合氧化反应的环境抗沉剂：防止金属氧化物沉淀护铜剂：减缓封底材铜侵蚀有时添加其他添加剂：如消泡剂等。3.2.2单液式剥锡铅液：单液式剥锡铅液组成略同于双液式剥锡铅液，唯较须著重各组成分间平衡及各组分间的相互影响。氧化剂：用以咬蚀铜锡合金基础酸：用以稳定氧化剂或提供适合氧化反应的环境抗沉剂：防止金属氧化物沉淀抑制
7、剂：抑制氧化剂与铜/铜锡合金反应护铜剂：减缓封底材铜侵蚀3. 设备操作及其他讨论4.1设备4.1.1剥锡铅机的设备设计与蚀铜机，显影机类同，唯精度的要求较低（诸如：喷嘴喷洒面积分布均匀性；滚轮覆盖面积的一致性等）。但相对而言在材质上则限制较多，不能使用金属材料（诸如：冷却管应使用Teflon或PE等材质；滚轮应使用碳纤维，玻纤维钢或强化塑料等材质；传动主轴应使用塑料包覆金属制作等）。同时，由于剥锡铅的反应机理是先将锡铅氧化，再行溶解，故反应过程中，需要机械力协助（如：摆动时的液体流动；喷洒时的接触压力），以免因形成氧化膜而减缓反应速度。4.1.2大多数的商品化剥锡铅液，其操作温度上限，均小于5
8、00C；而剥锡铅液的放热量则约为600-1000cal/g,且由于冷却管需使用塑胶材质（热传系数约仅200cal/M2.HR,效率较低，故在高负载生产时，需详细计算冷却面积，或加设冰水机。4.1.3剥锡铅液在喷洒反应过程中，会散发具腐蚀性气体，通常建议抽风量为250500cfm,以避免电控组件的腐蚀。4.2操作4.2.1使用双液式剥锡铅液A液中的抑制剂，通常会与铜或铜合金结合，故应避免将裸铜板置于该药液中，以避免抑制剂的无谓消耗。4.2.2无论使用何种剥锡铅液，在处理有镀金面的板子时，须注意流程顺序及加工方法。因为金为极不活泼的金属，当金与底材金属或相接触于潮湿或腐蚀的环境下（电解溶液中），金
9、与底材金属或相接其他金属间会产生电位差，金扮演阴极，底材金属或相接其他金属扮演阳极，形成化学电池。将造成其他金属失去电子而溶入电解质之中，使底材金属发生氧化腐蚀，而同时金属离子也在金（阴极）表面还原析出。常见于金手指表面出现密密麻麻的小红点或小绿点，即为金镀层有细微的小孔致使底材金属氧化或腐蚀，并转移至镀金层表面，形成一层高电的铜化合物；又如常见于金手指表面出现白雾状，为锡转移镀金层表面造成。4.3其他讨论：大多数使用者，均较注意剥锡铅液的蚀铜状况。实际上，剥锡铅液的蚀铜速度，和单位时间放热量一样，是与剥锡速度相关的；通常与剥锡铅液成份中，基础酸的种类（活性），酸度及氧化剂的种类（氧化力）有关。故通常使用百分率定义（蚀铜速率除以剥锡速率）进行比较。由于通常剥锡的完成点（breakpoint）约在80-90%，故蚀铜速率除以剥锡速率的容许上限，约在10-20%，亦则容许蚀铜量上限，约为锡铅厚度的1-4%，在5-10微寸（microinch）。在测试方法上，鉴于量测工具的精度，建议使用较长的测试时间（10分钟以上）及称重法进行。
