OSP工艺与应用

…… Surface Finish& TreatmentP工艺与应用表面涂覆(恩森化学有限公司318020)羊秋福辛建树摘要随着环保领域对电子产品的要求,OP将成为PB表面涂覆的趋势。本文就OP工艺应用、维护及检测进行了阐述。关键词有机助焊保护膜OSP Process and applicationYang Qiufu Xin JianshuAbstract With the requisition for electronic product of the environmental protection field, OSP will become thetrend of surface coating of PCB. This text has been explained on OSp process is used, maintained and measuredKey words organic solderability preservatives随着欧盟L37《官方公报》公布了欧洲议会和欧1工艺流程盟部长理事会共同批准的《报废电子、电气设备指令》除油→清洗→微蚀刻→去离子水清洗→酸洗→(EE2002/96/EC)和《关于限制在电气电子设备中去离子水清洗→吸水辊吸干→冷风吹干→S-906P使用某些有害物质指令》(RoHs2002/95/EC),又于药液涂覆→吹干→去离子水清洗→吹干→烘干2006年7月开始实施无铅等六大有害物质的禁用。无其中药液的作用:以置疑,热风整平(涂铅/涂锡)工艺将被淘汰。化(1)除油的作用是除去外形成型及测试后PCB表学镍金、化学沉银、化学沉锡、∝sP(有机助焊保护面的手渍,轻微油污等;膜,俗称防氧化)等工艺将取代热风整平(涂铅/涂(2)蚀刻的目的是经过微蚀刻使PCB铜面微观状锡)工艺。但化学镍金、化学沉银、化学沉锡因成本态呈“森林”状凹凸不平,保证耐热防氧化膜的成膜高、制程复杂、稳定性欠佳等原因,制约了大批量生厚度及焊锡流动性,防止虚焊的产生产的需求。而∝P工艺是通过化学的方法,在裸铜表(3)酸洗的作用:为了除去铜面经微腐蚀后残留面形成一层0.2μm0.5μm的憎水性有机保护膜。这层的铜离子、复式盐,保证铜面洁净;膜保护铜表面使其避免氧化,对多种焊剂兼容,并能(4)OSP处理:这是PCB抗氧化处理的技术核承受三次以上的热沖击,而且工艺操作温度低,有利心,PCB裸铜经αsP药液处理后,即形成耐热抗氧于保证印制板电装前焊点的平整度与板面翘曲度,从化膜。43而成为了替代热风整平工艺的主流工艺。恩森公司适2O5P工艺各药液维护与控制时推出了」S系列OP药液,以适应印制板行业的需PG表面贴装要求OP膜厚度应介于0.2m0.4μm求。现对其工艺流程及维护与检验予以介绍。之间。有试验中国煤化工2m)时在CNMHGPrinted Circuit Information印制电路信息2006№b.3.…∴:…… Surface Finish& Treatment:回流焊多次热循环过程中导致铜面氧化而组装失败;作前,就先用5%碱液浸泡各槽,用水彻底清洗,然表当膜厚大于0.4m时,膜层不能被锡膏里的助焊剂完后用5%SQ溶液漫泡,再用纯水清洗干净,以防止全去除,从而降低可焊性或虛焊,故应以下面各要素污染物质进入O5P药液。在设备选型时,最好考虑逆面涂覆维护药液予以控制膜厚。流清洗,保证各清洗泵的压力,以洁净PCB表面及孔内的清洁。保证各药液的寿命,降低生产成本,同时保证pH值可以增加αP药液主份的溶解度,促经常检测最后各槽-道水洗的pH值。进结合保护膜的形成,但pH值过高会使铜表面保护2.6吸水辊及风干膜溶解。一般pH值应控制于2.5-2.8之间,最佳状态为保持OsP药液的平衡,在PCB板进入OSP药为2.6。实际生产中如发现药液变浑浊或有白色絮状液之前,应用吸水辊吸干水份,并以冷风刀的形式吹沉淀物产生时应用精密pH计测量其pH值。测定之千孔内的水份,防止水份带入到OP药液。一旦水份:前,必须用pH4及pH7标准缓冲液标定pH计。pH未被吸干,可能出现膜层发花等弊病,此时应检查吸值调整可用少量的分析纯甲酸(冰乙酸、醋酸)调整,水辊的吸水质量,必要时更换吸水辊。定期检查冷风添加时,打开过滤泵,在药液流动的状态下缓缓添加,机进风口滤清器的运行状况,以防止空气中的粉尘吸直至要求值(注意:甲酸不能过量,若发现过量时,入而带入OP药液,影响稳定,加速药液老化,影响可用氨水调整)成膜质量。2.2温度3OP工作液成份及膜层厚度的分析方控制各药液的温度在工艺值并经常验证温度的3.1总酸度测量准确性是保证工艺稳定的前提。若不控制除油液的取25m工作液,加150mh纯水,(1-2)mh中性红温度,可能导致去油不干净,微腐蚀药液温度不符指示剂,用1.0N№a滴定至红色消失。总酸度=1.0N会造成微腐蚀液的分解或OsP膜层不够厚,而且在№CH×消耗毫升数×4.3铜面微腐蚀量达到1.5um-2.μm才能确保焊接的3.2浓度的分析可靠性。因此控制微腐蚀温度在25℃-30℃是很有必打开分光光度计,并让其保温10-20分钟,取要的。同样,操作温度影响¤P药液的成膜速度,温4m工作液至1升容量瓶中,加去离子水至刻度,调度升高成膜速度加快,但会影响到膜层的致密度,控节分光光度计到270nm用去离子水装满1cm∪瓶制温度在35℃~45℃,是形成致密度适中的有机保护并调整至零吸收。除去1cmU瓶用工作液装满1cm膜的关键。UV瓶,将该瓶放回分光光度计,记录吸收率。2.3浸泡时间计算方式」S-906工作液9吸收率×F(S严格按工艺要求控制浸泡时间是除油、微腐蚀3.3膜层厚度测试和OP成膜的保证。」S-9060P药液膜层厚度约3.3.1试验步骤在30秒内将会直线上升,而30秒后膜厚增加将变缓在250m烧杯中移取25n5%盐酸,将经CsP慢,故应严格掌握PCB板在药液中的浸泡时间,确工艺正常处理的裸铜板试片放λ烧杯,轻摇三分钟保品质。三分钟后立即抽出,用5%盐酸溶液在270nm洸波下,2.4浓度调节分光光度计至零吸收,在1cmU瓶中仔细测量规定分析药液的频次,根据分析结果,调整各药已经被试片浸泡后的溶液,记录吸收率液,确保各药液的浓度是相当的必要。浓度太高成膜3.3.2计算速度快,但会影响膜层致密性;浓度低,成膜速度慢,膜厚=吸收率×F(t)会使膜层薄,而不耐高温、氧化,根据分析结果添加3.3.3常数F(t)和F(s)的计算是获得厚度适中的有机保护膜的条件。根据膜层厚度取JS-906原液4m放入1L容量瓶中,用去离子水的分析药液浓度高时,可加入去离子水至液位,低时稀释至1L刻度,用分光光度计测量该溶液的吸收率。用」S-906原液补充至液位F(S)=100/吸收率F(t)=F(s)/157.42.5水洗4OP流稈∝sP流程的清洗应采用去离子水清洗。在开始工CsP工艺中国煤化工中原因,会CNMHGPrinted Circuit Information印制电路信息2006№b.3…… Surface Finish& Treatment表1∝P故障现象原因及排除方法故障可能原因排除方法1.前处理不良1.加强前处理的控先膜层颜色不良2.前工序有污染2.加强前工序的检查3.进入OP工作液板面有水份3.检查吸水辊及吹干段风量4.工作液浓度低4.补加新溶液1.工作液浓度低1.补加新溶液2.时间不够2.适当延长时间表面涂覆膜层不够厚3.pH值偏低3.调整pH值4.温度低4.调节温度5.成膜后吸干段风力太大5.检查成膜后的风刀表面不均匀1.前处理不彻底1.改善前处理,必要时以抛刷机轻磨2.微腐蚀不均匀2.分析微腐蚀药液,调整微腐蚀能力1.温度过高或过低1.检查温度,调整工作液温度或pH值膜层有水迹或发花2.pH植高2.调整pH值3.吸水辊不能充分吸净水滴3.检查吸水辊的吸水性能1.PH值高,油状物析出1.调整液位及pH值溶液浑浊并伴有固态粘结物2.液位低2.清洁设备的传动部分3.由于pH值低,油状物粘结于设备传动辊上1.膜层太薄1.调整分析操作工艺膜层下的铜层变色2.膜层未干透2.调整烘干温度和时间3.成膜后PCB温度过高时被包装备3.冷却后包装4.PB存放仓库环境酸雾污染,温度高4.改善存放环境膜层有粘感烘干不彻底检查烘干段温度及调整烘干时间1.pH植高1.调节pH值膜层疏水性差孔发白2.温度太低2.调节工作温度3.P工作液温度低经分析补加OP新溶液O5P药液表面油污有1.前处理不净1.调整前处理状沉淀物或成膜后成2药液使用期已过2.更换药液,重新配制3.工作板面积到极限出现各类故障,对形成故障的原因及排除方法如表(6)去膜性10%30s表面无膜层残留。1所示。值得注意的是:oSP膜层板薄,易被划伤或擦5OP工艺的最终检测伤,而造成铜面因失去膜层而氧化。须精心操作和运无铅焊接霱在150℃~1π0℃,烘道吸热60秒左放,以确保可焊性。膜层如经检测不合格,可用右,而真正焊接的高温也长达1分钟。超过液化熔点5%H丨溶液浸泡去膜后,重新制作。(230℃-240℃)的总共高温时间还需90秒之久。因6结束语此无铅焊接对OsP工艺的裸铜表面状况及膜厚的要」S-906P药液在投放市场以来,经多家客户使求需制定以下检测方法,如满足以下要求,则P膜用,表明工艺简单、稳定、易于操作和维护、操作环层为合格。境好、污染少、可以手工操作。也易于自动化,成本(1)外观要求:透明,均匀,无痕迹。低廉,而得以大批量生产。增强了市场竞争力,贏得(2)膜层厚度须保持(0.25-0.4)山m之间了顾客的信誉。PCM(3)高温120℃30mn,150℃15mn,220℃3nmn参考文献处理无色变,经焊接表面焊点应100%润滑。45[1]《现代印制电路基础》(4)表面电阻(常态)>2.3×102[2]《S-906铜面抗氧化预焊工艺说明书》5)恒定湿热试验96℃/409H90mn应无色变。中国煤化工CNMHGPrinted Circuit Information印制电路信息2006№b.3.…∴