PCB電路板OSP技術(shù)介紹
OSP是Organic Solderability Preservatives 的簡稱,中譯為有機保焊膜,又稱護銅劑,英文亦稱之Preflux。 簡單的說OSP就是在潔凈的裸銅表面上,以化學(xué)的方法長出一層有機皮膜,這層膜具有防氧化,耐熱沖擊,耐濕性,用以保護銅表面于常態(tài)環(huán)境中不再繼續(xù)生銹(氧化或硫化等);但在后續(xù)的焊接高溫中,此種保護膜又必須很容易被助焊劑所迅速清除,如此方可使露出的干凈銅表面得以在極短時間內(nèi)與熔融焊錫立即結(jié)合成為牢固的焊點。
其實OSP并非新技術(shù),它實際上已經(jīng)有超過35年,比SMT歷史還長。OSP具備許多好處,例如平整面好,和焊盤的銅之間沒有IMC形成,允許焊接時焊料和銅直接焊接(潤濕性好),低溫的加工工藝,成本低(可低于HASL),加工時的能源使用少等等。OSP技術(shù)早期在日本十分受歡迎,有約4成的單面板使用這種技術(shù),而雙面板也有近3成使用它。在美國,OSP技術(shù)也在1997年起激增,從1997以前的約10%用量增加到1999年的35%。
OSP有三大類的材料:松香類(Rosin),活性樹脂類(Active Resin)和唑類(Azole)。目前使用最廣的是唑類OSP。唑類OSP已經(jīng)經(jīng)過了約5代的改善,這五代分別名為BTA,IA,BIA,SBA和最新的APA。
除油-->二級水洗-->微蝕-->二級水洗-->酸洗-->DI水洗-->成膜風(fēng)干-->DI水洗-->干燥
1、除油
除油效果的好壞直接影響到成膜質(zhì)量。除油不良,則成膜厚度不均勻。一方面,可以通過分析溶液,將濃度控制在工藝范圍內(nèi)。另一方面,也要經(jīng)常檢查除油效果是否好,若除油效果不好,則應(yīng)及時更換除油液。
2、微蝕
微蝕的目的是形成粗糙的銅面,便于成膜。微蝕的厚度直接影響到成膜速率,因此,要形成穩(wěn)定的膜厚,保持微蝕厚度的穩(wěn)定是非常重要的。一般將微蝕厚度控制在1.0-1.5um比較合適。每班生產(chǎn)前,可測定微蝕速率,根據(jù)微蝕速率來確定微蝕時間。
3、成膜
成膜前的水洗最好采有DI水,以防成膜液遭到污染。成膜后的水洗也最好采有DI水,且PH值應(yīng)控制在4.0-7.0之間,以防膜層遭到污染及破壞。OSP工藝的關(guān)鍵是控制好防氧化膜的厚度。膜太薄,耐熱沖擊能力差,在過回流焊時,膜層耐不往高溫(190-200°C),最終影響焊接性能,在電子裝配線上,膜不能很好的被助焊劑所溶解,影響焊接性能。一般控制膜厚在0.2-0.5um之間比較合適。
OSP當(dāng)然也有它不足之處,例如實際配方種類多,性能不一。也就是說供應(yīng)商的認(rèn)證和選擇工作要做得夠做得好。
OSP工藝的不足之處是所形成的保護膜極薄,易于劃傷(或擦傷),必須精心操作和運放。
同時,經(jīng)過多次高溫焊接過程的OSP膜(指未焊接的連接盤上OSP膜)會發(fā)生變色或裂縫,影響可焊性和可靠性。
錫膏印刷工藝要掌握得好,因為印刷不良的板不能使用IPA等進行清洗,會損害OSP層。
透明和非金屬的OSP層厚度也不容易測量,透明性對涂層的覆蓋面程度也不容易看出,所以供應(yīng)商這些方面的質(zhì)量穩(wěn)定性較難評估;
OSP技術(shù)在焊盤的Cu和焊料的Sn之間沒有其它材料的IMC隔離,在無鉛技術(shù)中,含Sn量高的焊點中的SnCu增長很快,影響焊點的可靠性。
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