专利名称：应用于pcb、smt的无铅喷锡工艺中的除铜方法
技术领域：
本发明有关一种可应用于PCB(印刷电路板)、SMT(表面粘着技术)的无铅喷锡工艺中的除铜方法，特别是指该无铅喷锡的制造流程能有利环保并降低成本的技术。
背景技术：
关于印刷电路板PCB与表面黏着技术SMT产业的锡炉主槽，原本使用63∶37的锡铅比例的锡铅棒生产板子及组装基板，但为了适应世界环境保护的政策，欧盟及日本等国相对制定了无铅化的规定，并且规定于公元2006年起销往这些国家的产品都必须符合相关的法规，即禁铅、镉、铬等六大类金属。
而此PCB及SMT两大产业界为了因应此一趋势，故将原本锡炉主槽内所使用的63∶37锡铅比例的锡铅棒改为无铅的锡棒作为生产的原料，(如锡银铜合金、锡铜镍合金、锡铜合金等)。但此一技术因为生产时温度较高，成本亦较高，更重要的是无铅锡棒无法像63∶37锡铅比例的喷锡一样，能够将锡炉主槽内高浓度的铜离子移除，进而延长主槽的寿命，故成本较原本的63∶37锡铅喷锡成本高上许多。因为当铜离子浓度过高时会造成基板的焊锡性的不良，故只要铜离子含量过高时就只能有将主槽内的槽液倒掉。
发明内容
有鉴于现有技术仍存在着成本高、以及当铜离子浓度过高时会造成基板的焊锡性的影响等等问题，因此本发明人为解决此一问题，而于前几年开始着手积极研究、实验多种除铜的方法，但除铜的过程中有很多相关技术性问题，如除铜后会影响到镍的浓度与除铜后的效果、锗在除铜后的浓度影响、主槽金属含量的影响等等缺点，于本发明中进一步将新的制造技术分述如下1、当铜离子浓度高于0.85％以上时，即可开始进行除铜的工作，且铜离子浓度越高除铜渣效果也越大，因生产时操作温度约摄氏260～300℃，故除铜时的最佳条件约在摄氏230～250℃之间，且需维持一段时间约30分钟至270分钟，如此一来高浓度的铜会沉积在槽体的底部(或是槽体内有角度的地方)，可将此一高浓度的含铜锡渣捞起，进而进行除铜的动作。
2、另外，于除铜的同时镍金属离子也会跟随铜离子被除出来，但是当主槽的镍离子浓度太低时，就无法抑制锡铜合金层的增长，进而影响了被镀基板的焊锡性，为解决此一问题我们可将一纯镍金属或高浓度含镍的金属棒添加在主槽中，即可解决镍离子浓度太低的问题，但重要的是纯镍熔于主槽的步骤要确实，因为镍的熔点较高，故可先取适量的纯锡加热，再慢慢加入纯镍去熔解，但需加热至约摄氏450℃以上才会开始有效果，并切记要搅拌使其均匀分散，此步骤最重要之处在于先让镍与锡形成合金状态，然后再加入主锡槽中。但此部分的高浓度镍锡块镍的浓度也不可太高，否则添加进主槽时也会无法顺利的熔解，故可依照共熔温度制作出0.1～1.0％比例的高浓度镍的锡棒。
3、如上述内容第2项所述，添加镍的方法也可用已制成0.1％～1.0％的含量比例的镍锡棒用高温熔入主槽之中，使其镍含量控制在0.02～1.0％之间。
4、如上述内容第2项所述，加入除铜时漏下的锡渣、锡块经再冶炼除铜处理后制得的锡镍棒，使其镍含量控制在0.02～1.0％之间。
5、在除铜过程中也须注意锗的影响，因为锗是增加锡层结晶细致度，及抗氧化的关键，故如上述第2点所提及的在制作高浓度镍合金时，需在此合金金属棒中添加些许的锗金属。
6、此除铜方式尚有一优点，因为此一方法可允许锡渣当中含有较高浓度的铅，在无铅喷锡生产当中有一些原因会造成主槽中铅离子浓度升高，如此一来就无法符合环保的法规，故此一方法可顺便解决铅离子浓度升高的问题。
7、综合以上的制造方法可让无铅喷锡工艺与原来直接当槽添加新锡棒的方式相比，至少节省成本50％以上。
8、然而除铜后的锡渣、锡块，再经除铜技术可以制成高镍的添加锡镍或是锡铜镍棒再供产业界利用；或经由将铜离子移除后剩余的锡块添加回原来的锡炉中，此为节省成本的好方式。
本文中所用的所有百分比均为重量百分比。
图1所示是本发明的无铅喷锡制造流程方块图。
具体实施例方式
有关于本发明为达上述目的、特征所采用的技术手段及其功效，兹说明如下如图1所示，本发明无铅喷锡制造流程中，首先必须将基板经工艺前处理，表面施以助焊剂，经喷锡工艺，之后经气冷、水洗、烘干及收板等过程，完成对基板的喷锡工艺。
其中在喷锡过程中一旦炉中锡液含铜量高于0.85％时，即需进行除铜程序方式一步骤一、锡炉主槽内具有无铅锡棒原料；步骤二、以光谱分析仪检测锡炉主槽内含铜量与浓度，当锡炉主槽内铜离子含量高于0.85％时，即可开始进行除铜的工作，且铜离子浓度越高除铜渣效果也越大；步骤三、将锡炉主槽降温，并控制锡炉主槽温度在摄氏230～250℃之间，因生产时操作温度约摄氏260～300℃，故除铜时的最佳条件约在摄氏230～250℃之间，且需维持一段静置时间约30分钟至270分钟，如此一来高浓度的铜会沉积在槽体的底部(或是槽体内有角度的地方)，可将此一高浓度的含铜锡渣捞起，进而进行除铜的动作；步骤四、用筛网于锡炉主槽中捞起针状或块状的高浓度铜离子金属；步骤五、捞完高浓度铜离子金属后将锡炉主槽温度升至工作温度；步骤六、除铜后的锡炉主槽经过充分搅拌与循环动作后，取样化验锡炉主槽内的含铜、镍、铅量。
另外，此方法于除铜的同时镍金属离子也会跟随铜离子被除出来，且锡炉内液面高度亦随之除铜后的消耗而降低，当主槽中的镍离子浓度太低时，就无法抑制锡铜合金层的增长，进而影响了被镀基板的焊锡性，为解决此一问题我们可将一纯镍金属或高浓度含镍的金属棒添加在主槽中，即可解决镍离子浓度太低的问题，但重要的是纯镍熔于主槽的步骤要确实，因为镍的熔点较高，故可先取适量的纯锡棒原料加热，再慢慢加入纯镍去熔解，但需加热至约摄氏450℃以上才会开始有效果，并要搅拌使其均匀分散，此步骤最重要之处在于先让镍与锡形成合金状态，然后再加入主槽中。可用已制成0.1％～1.0％含镍量的镍锡棒用高温熔入主槽之中；亦可添加除铜而漏下的锡渣、锡块经再冶炼除铜处理后的锡镍棒，使主槽中其镍含量控制在0.02～1.0％之间。
方式二步骤一、锡炉主槽内具有无铅锡棒原料；步骤二、以光谱分析仪检测锡炉主槽内含铜量与浓度，当锡炉主槽内铜离子含量高于0.85％时，即可开始进行除铜的工作，且铜离子浓度越高除铜渣效果也越大；步骤三、将锡炉主槽升温，并控制锡炉主槽温度在摄氏250～290℃之间，将计算后为制成锡块应排出的锡重量由排锡孔排出，将锡液漏于模具中制成锡块；步骤四、锡炉中各阶段用各自专用的锡棒进行添加；例如步骤二可添加已制成的高含镍的锡镍棒，以补充镍的流失。步骤三为添加除铜时漏下的锡渣、锡块经再冶炼除铜处理后的锡镍棒，以补充除铜过程及PCB板带出的锡、镍不足；步骤五、除铜后的锡炉主槽经过充分搅拌与循环动作后，取样化验锡炉主槽内的含铜、镍、铅量。
而在除铜后必须先行确认锡炉主槽内含铜量及镍含量的值，若锡炉主槽内含铜量值于0.95％以下，及镍含量值在0.02％之上，即使用一般锡棒原料(含较高浓度的镍)依照不足的量添加，将镍含量控制在0.02～1.0％范围之间，其能抑制阻焊层增长，同时使其保存期限拉长，并提升成品的表面亮度。
补足镍含量有以下方法1、将纯镍用高温与纯锡棒原料相熔后再加入锡炉中使其镍含量控制在0.02～1.0％之间。
2、添加含镍量高的锡镍合金，其含镍量在0.1～1.0％的含量比列，搭配添加用的标准式锡棒，使其控制含镍量在0.02～1.0％之间。
除了除铜之后必须添加的锡与镍含量之外，另外还必须添加适量的锗金属，并控制其保持在20～200ppm的含量，借由添加锗金属可增加其流动性，及液态状的维持时间拉长。
因为锡炉中铅的含量不能超过1000PPM，故此除铜方式尚有一优点，因为在除铜过程中此一方法可允许锡渣当中含有高浓度的铅，在无铅喷锡生产当中有一些原因会造成锡炉主槽中铅离子浓度升高，故此一方法可顺便解决铅离子浓度过高的问题，并借由以上这些方法至少节省成本50％以上。
权利要求
1.一种应用于PCB、SMT的无铅喷锡工艺中的除铜方法，其特征在于其中锡炉主槽喷锡除铜步骤为步骤一、锡炉主槽内具有无铅锡棒原料；步骤二、检测锡炉主槽内含铜量与浓度，当主槽内铜含量高于0.85％时，即进行除铜；步骤三、将锡炉主槽降温，并控制在摄氏230～250℃之间，同时使其静置30分钟～270分钟；步骤四、用筛网于主槽中捞起针状高浓度铜离子金属；步骤五、捞完高浓度铜离子金属后将主槽温度升至工作温度；步骤六、除铜后的主槽经过搅拌与循环动作后，取样化验主槽内的含铜、镍、铅量。
2.如权利要求1所述的应用于PCB、SMT的无铅喷锡工艺中的除铜方法，其特征在于针对除铜后的主槽耗损量，可用无铅锡棒原料添加补足炉内的锡液高度。
3.如权利要求1所述的应用于PCB、SMT的无铅喷锡工艺中的除铜方法，其特征在于主槽内含铜量值于0.95％以下，及镍含量值在0.02％之上，即使用一般添加用的锡镍棒原料，并依照不足的量添加。
4.如权利要求1所述的应用于PCB、SMT的无铅喷锡工艺中的除铜方法，其特征在于主槽内含铜量值于0.95％以下，及镍含量值在0.02％之上，即用0.1％～1.0％镍含量的镍锡棒原料，并依照不足的量添加。
5.如权利要求1所述的应用于PCB、SMT的无铅喷锡工艺中的除铜方法，其特征在于主槽内含铜量值于0.95％以下，及镍含量值在0.02％之上，即可先取适量的纯锡加热，再加入纯镍熔解其中，并加热至约摄氏450℃以上才会开始有效果，搅拌使其均匀分散，让镍与锡形成合金状态，然后再加入主锡槽中，并依照不足的量添加。
6.如权利要求3所述的应用于PCB、SMT的无铅喷锡工艺中的除铜方法，其特征在于除铜后的主槽再添加镍含量时，必须同时检测锗含量，并对炉内的锗含量控制在20～200ppm。
7.如权利要求1所述的应用于PCB、SMT的无铅喷锡工艺中的除铜方法，其特征在于主槽镍含量值低于0.02％时，将0.1％～1.0％镍含量的镍锡棒用高温熔入主槽之中，使其镍含量控制在0.02～1.0％之间。
全文摘要
一种应用于PCB、SMT的无铅喷锡工艺中的除铜方法，当锡炉主槽槽内的铜离子浓度高于0.85％以上时即开始进行除铜工作，在除铜的同时镍、铅金属离子也会跟随铜离子被除出来，铅离子的带出有利于主槽内因板面带入的铅含量升高而得以减少；当锡炉主槽中的镍离子浓度太低时，可将纯镍金属或高浓度含镍的金属锡棒添加在主槽中。第一种方式为取适量的纯锡加热，再慢慢加入纯镍熔解，加热至约摄氏450℃以上，搅拌使其均匀分散，让镍与锡形成合金状态，然后再加入主槽中。第二种方式使用已制成的高含镍的锡镍棒，以补充镍的流失。第三方式为添加除铜而漏下的锡渣、锡块经再冶炼除铜处理后的锡镍棒。借由除铜技术可使成本节省约50％以上。除铜过程中也须注意锗的变化，锗是增加锡层结晶细致度，锡炉内流动性及抗氧化的关键。
文档编号H05K3/00GK1859828SQ20051006830
公开日2006年11月8日 申请日期2005年4月30日 优先权日2005年4月30日
发明者张旺国 申请人:佢朋股份有限公司