淺析OSP工藝在PCB中的應(yīng)用

1、    淺析osp工藝在pcb中的應(yīng)用    熊宇 王家波摘  要：抗氧化表面處理是在銅面上形成一層有機(jī)保護(hù)的可焊膜層，在加工過程中，容易出現(xiàn)膜面發(fā)黑及賈凡尼效應(yīng)等不良問題。本文對主流的抗氧化工藝進(jìn)行了介紹，對osp工藝的特點(diǎn)和工藝流程進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，并對osp板件焊后變色機(jī)理進(jìn)行了深入探討，具有一定的借鑒價值。關(guān)鍵詞：osp;pcb;熱風(fēng)整平1 pcb抗氧化工藝綜述在印制板制作的后期階段，已成型的板面的焊盤易氧化，從而導(dǎo)致焊盤上錫不良，不能形成牢固的焊點(diǎn)，出現(xiàn)虛焊，焊錫不飽滿等現(xiàn)象。通常的做法有物理和化學(xué)兩種工藝，經(jīng)過處理后的印制板能很

2、好地彌補(bǔ)以上出現(xiàn)的缺陷。主要的工藝方法包括：a）松香涂覆工藝工藝實(shí)質(zhì)是在經(jīng)過酸洗 磨板 烘干后板面均勻地涂上一層松香，松香分布在整個板面上，從而與空氣中的氧隔離，起到防氧化的作用。b）電化學(xué)工藝該工藝是在印制板面電鍍一層不易氧化 耐磨損的重金屬，如鍍金 鍍銀等。c）表面鈍化工藝該工藝就是在銅表面形成一層致密的氧化膜，這層膜能阻止銅面繼續(xù)氧化，也起到保護(hù)銅面的目的，適合中處理。d）替代氧化工藝該工藝是在銅面涂上一層比銅更活撥的物質(zhì)，當(dāng)空氣中的氧接近基板表面時，該物質(zhì)首先被氧化，電子轉(zhuǎn)移到已氧銅上，已氧銅獲得電子被還原，從而起到防氧化的目的，也適合中處理，如三氧化鉻。e）osp工藝osp（有機(jī)保焊

3、膜，又稱抗氧化表面處理）是pcb符合rohs指令要求的表面處理工藝。osp就工藝可簡單描述為在銅面上，以化學(xué)的方法“長出”一層有機(jī)膜層，具有防氧化，耐熱沖擊，耐濕性，用以保護(hù)銅表面于常態(tài)環(huán)境中不再繼續(xù)生銹（氧化或硫化等）。在后續(xù)的焊接高溫中，此層保護(hù)膜必須很容易被助焊劑所迅速清除，方可使露出的干凈銅面在極短時間內(nèi)與熔融焊錫立即結(jié)合成為牢固的焊點(diǎn)。2 osp工藝簡介osp有機(jī)保護(hù)膜是一種新型環(huán)保的有機(jī)保護(hù)膜劑，較熱風(fēng)整平工藝有更好的平整度和翹曲度，可以完全取代熱風(fēng)整平工藝及松香工藝更適合電子工藝中smt技術(shù)發(fā)展及環(huán)保方面的要求。osp工藝它用于裸銅經(jīng)受貯存和組裝過程保持表面的可焊性，并且完全取消

4、了含鉛成分。o s p除了符合環(huán)保要求外還具備諸多的優(yōu)點(diǎn)：如與無鉛熱風(fēng)整平相比減少了阻焊膜表面錫珠影響裝配造成短路的隱患;與化學(xué)鎳金相比，不必?fù)?dān)心鎳層是否氧化侵蝕所造成的“黑盤（black pad）”的缺陷，具有更好的焊錫連接強(qiáng)度;它大大的降低了在浸銀工藝加工上的成本耗用，被譽(yù)為最便宜的印制電路板的表面終飾工藝;它比浸錫的工藝更加成熟，焊接后焊點(diǎn)脆性i m c 少且不會出現(xiàn)錫須問題;它在焊盤表面上形成薄而平整的有機(jī)涂覆層，滿足smt、bga 和csp 等細(xì)間距封裝類型中要求平整度高的共面性。由于在無鉛焊接中焊料更換，及其相對于有鉛焊接（錫鉛焊接）的溫度提高，導(dǎo)致焊接工藝窗口變窄，且板件有可能經(jīng)

5、過多次焊接，所以原來用于有鉛焊接的o s p 板件的耐高溫受到一定的影響，在無鉛焊接中呈現(xiàn)整體的外觀顏色出現(xiàn)不同程度的變化。這種整體的焊接變色對焊接性能是否有影響，是否能夠滿足未來的無鉛焊接性能，裝配廠家心中存在疑問，同時也成為pcb 廠商亟待正視的一個問題。osp主要工藝流程如圖一所示。除油過程直接影響到最終成膜質(zhì)量。除油不良，會造成成膜表面被油脂覆蓋，造成最終的部分位置膜層缺失或厚度不均勻。實(shí)際操作過程中，應(yīng)當(dāng)通過化學(xué)分析控制溶液濃度，經(jīng)查檢查除油效果，需要時及時更換溶液。微蝕的目的是形成粗糙的銅表面，便于成膜。腐蝕的厚度影響到成膜速率，保持微蝕厚度的穩(wěn)定至關(guān)重要，一般將微蝕厚度控制在1m

6、 -1.5m比較合適，實(shí)際操作中，每班生產(chǎn)前應(yīng)測定微蝕速率，根據(jù)速率確定微蝕時間。酸洗的目的是形成最終需要的抗氧化膜，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行板件的di水洗，防止污染酸洗液。osp工藝的關(guān)鍵是控制成膜厚度，膜太薄，會導(dǎo)致耐不住環(huán)境腐蝕或焊接過程中預(yù)熱沖擊，影響最終焊接性能;膜太厚，會導(dǎo)致膜層不能被助焊劑有效溶解，影響焊接過程的潤濕面形成。一般膜層控制在0.2m-0.5m比較合適。實(shí)際批量生產(chǎn)過程中，應(yīng)當(dāng)定期抽樣進(jìn)行膜層檢測，依據(jù)檢測結(jié)果適當(dāng)調(diào)整浸泡時間、酸液濃度等參數(shù)。3 應(yīng)用指南osp膜層的印制板件必須保證良好的印刷工藝，因?yàn)橛∷⒉涣嫉陌寮M(jìn)行清洗，清洗過程有可能損傷osp膜層。采用osp工藝的板件

7、焊盤在cu和焊料的sn之間沒有其它材料的imc隔離，如果采用無鉛焊接技術(shù)，含sn量高的焊點(diǎn)的sncu增長很快，可能影響焊點(diǎn)的可靠性，因此焊接時間需要不能過長。由于膜層較薄，在焊接前不能經(jīng)受惡劣環(huán)境的腐蝕和長時間的高溫沖擊，因此，包裝和存儲需要注意。板件應(yīng)當(dāng)采用真空包裝，附上干燥劑和濕度指示卡，pcb之間應(yīng)使用隔離紙以避免磨擦損壞osp膜層，存儲溫度不易長時間過高，一般儀0-35為宜，保存期限不宜過長，應(yīng)小于6個月。smt現(xiàn)場進(jìn)行pcb板件拆封時，必須檢查濕度指示卡，并于12小時內(nèi)上線焊接，不要一次打開多包，萬一因設(shè)備、器件等其它因素造成長時間停留等待，易出現(xiàn)問題;印刷錫膏之后應(yīng)盡快進(jìn)行回流，因?yàn)殄a膏里的助焊劑多osp膜層腐蝕性較強(qiáng)。smt單面貼片焊裝完成后，應(yīng)于24小時內(nèi)進(jìn)行另一面的貼片焊裝;操作過程中避免用手直接接觸pcb表面，以免受汗液污染導(dǎo)致腐蝕氧化?？茖W(xué)導(dǎo)報·學(xué)術(shù)2020年16期科學(xué)導(dǎo)報·