表面处理OSP工艺原理教材

MeadvilleConfidential1讲解人：温斌2010-12-1表面处理工艺原理介绍--OSP(OrganicSolderabilityPreservatives)MeadvilleConfidential2讲解内容•概述•OSP工艺流程•OSP组成•成膜厚度的控制•检测方法及重点监控项目•常见问题及解决方法MeadvilleConfidential3概述一、定义：有机可焊性保护膜（organicsolderabilitypreservative）是以化学的方法，在裸铜表面形成一层0.2-0.6um薄膜。这层膜具有防氧化、耐热冲击、耐湿性。优点：表面平坦，膜厚0.2-0.6um，适合SMT和线导线细间距的PCB；膜脆易焊，能承受多次以上热冲击，并与任意焊料兼容；水溶性操作，最高温度不到50度，不会发生板子的翘曲变形；生产过程中无高温，低噪声，有利于环保；成本比较低。MeadvilleConfidential4概述二、主要供应商Entek（乐思）：ENTEKPLUSHTSHIKOKU（四国化成）：GlicoatSMDF2(LX)OSP有三大类的材料：松香类（Rosin）活性树脂类（ActiveResin）唑类（Azole）。目前最常见的也就是：唑类（Azole）MeadvilleConfidential5概述咪唑MeadvilleConfidential6概述苯并三唑MeadvilleConfidential7OSP工艺流程一、流程烘干除油水洗微蚀水洗吹干预浸OSP水洗除油PH值：2.9-3.1酸值：250-290注：GLICOAT无预浸.MeadvilleConfidential8OSP工艺流程流程MeadvilleConfidential9OSP工艺流程唑类有机物在酸性溶液中能离解（H+的离去），从而成了孤对电子对；经过前处理的铜面，在OSP主槽中就形成了Cu（3d104s1）、Cu+及Cu2+不同形态的铜；Cu+的3d10轨道与孤对电子对通过配位键形成有机可焊性膜。Cu2+CuCu+Cu+++苯并三氮唑（咪唑）MeadvilleConfidential10OSP工艺流程OSP膜高分子结构MeadvilleConfidential11OSP组成OSP药液的大体结成如下：烷基苯并咪唑有机酸（甲酸、乙酸）氯化铜烷基苯并咪唑类有机化合物中的咪唑环与一价铜原子3d10形成配位键从而形成络合物，而支链烷基间是通过范德华力而相互吸引，所以形成了OSP保护膜，因其中有苯环的存在，所以，这层保护膜具有很好的耐热性和高的热分解能力；有机酸的加入可以增加烷基苯并咪唑在水溶液中的溶解度，促进络合物膜的形成。但是过量的有机酸反而会使沉积在铜表面上的OSP膜溶解，因而控制有机酸的加入时（即控制PH值是至关重要的），一般PH值控制在：2.9-3.1有机酸值控制在：250-290。MeadvilleConfidential12成膜厚度的控制OSP工艺的关键是控制好防氧化膜的厚度。膜厚太薄，耐热冲击能力差，在过回流焊时，膜层耐不住高温，最终影响焊接性；膜厚太厚，在电子装配线时，不能很好的被助焊剂所溶解，影响焊接性能。一般膜厚控制在：0.2-0.6um要得到均匀的膜厚，生产中必须控制好以下几个方面：除油除油效果的好坏直接影响到成膜质量。除油不良，则成膜不均匀；微蚀微蚀的目的是形成粗糙的铜面，便于成膜。微蚀的速率直接影响到成膜，因此，要形成稳定的膜厚，保持微蚀速率的稳定性是非常重要的。一般做选化板，微蚀速率：0.3-0.6um；全铜板，微蚀速率：1.0-1.5um。MeadvilleConfidential13成膜厚度的控制OSP主槽工作溶液Ra(90-100%)RB1(70-95%);PH值的稳定对成膜速率的影响较大，为了保持PH的稳定，主槽中添加了一定量的缓冲剂；一般PH值控制在：2.9-3.1，可以得到致密、均匀而厚度适中的OSP膜；若PH值偏高（＞5），烷基苯并咪唑的溶解度降低，有油状物析出；若PH值偏低（＜2），会使形成的膜部分溶解；控制OSP槽的温度稳定也是必要的，温度的变化对成膜速率的影响也比较大，温度越高，成膜速率越快；成膜时间的控制：成膜时间越长，成膜越厚;（ENTEK为50-70s，GLICOAT为70-90s）OSP主槽后的水洗必须为DI水，且必须保证PH值大于5，避免OSP膜的溶解。MeadvilleConfidential14检测方法膜厚：设备及仪器UV分光光度计1cm石英比色皿1ml移液管25ml移液管250ml烧杯试剂5%盐酸溶液分析方法1）取一单面3cm×5cm裸铜板经ENTEK全线。2）将处理过的试样置于一个干燥、洁净的250ml烧杯中。3）移取25ml5.0%HCl测试溶液至此烧杯中,轻轻搅拌3分钟,然后立即取出试样。4）用新鲜的5.0%HCl溶液校准UV分光光度计，使其在270.0nm处吸光度为零。5）小心将烧杯中的溶液倒至1cm比色皿中，记录吸光度。计算公式膜厚(μm)=吸光度xF(t)MeadvilleConfidential15日常监控项目重点监控：微蚀速率膜厚贾凡尼效应点（金铜比例）WETTINGBALANCE可焊性测试MeadvilleConfidential16常见问题及解决方法异常现象产生原因解决措施OSP膜下有氧化1)板面氧化程度过深1)经PUMICE处理再生产2)微蚀量不足2)提高微蚀槽温度和微蚀剂浓度以提高微蚀量异常现象产生原因解决措施OSP膜面呈彩色1)前处理微蚀量不足1)适当增大前处理微蚀量2)OSP主槽pH过低2)加氨水调整OSP主槽pH至3.0-3.1MeadvilleConfidential17常见问题及解决方法异常现象产生原因解决措施OSP膜下发花（“花脸”）1)微蚀液残留造成微蚀不均匀1)在微蚀槽前后安装挡水滚轮或吸水海绵2)微蚀槽铜离子过高2)当班分析铜离子大于15g/l时，稀释微蚀槽。3)预浸PH值偏下限3)将PH提高--加入100ml氨水异常现象产生原因解决措施OSP膜上发紫（可以擦去）1)主槽后滚轮药液反沾1)清洗主槽后的滚轮（包括海绵滚轮2)主槽后水洗水PH偏低2)更换主槽后的水洗水（必要时关闭第一道水洗）MeadvilleConfidential18常见问题及解决方法异常现象产生原因解决措施“亮点”（膜面上的点状光泽不一样1)主槽内的传动系统系统不正常对板面形成摩擦1)检查维修主槽内的传动系统2)主槽前后的滚轮需要清洁2)清洁主槽前后药液没有浸泡的滚轮（包括海绵滚轮）3)药液添加后没有循环均匀3)加药液严格按照少量多次原则均匀添加4)脱脂槽铜离子对铜面有咬蚀（脱脂后铜面发黑）4)检查并补充到标准液位稀释铜离子或当槽MeadvilleConfidential19常见问题及解决方法异常现象产生原因解决措施OSP膜面有水渍1)有叠板或卡板1)检查排除传动系统故障2)烘干段温度不够或风刀堵塞2)维护烘干段加热器和风刀异常现象产生原因解决措施“水渍印”（膜面粗糙，呈水纹或条状）1)预浸槽内的药液溅到前后的滚轮上形成红色的“污垢”1)对预浸前后的滚轮进行每班清洗MeadvilleConfidential20常见问题及解决方法异常现象产生原因解决措施OSP膜面有滚轮印1)烘干段或OSP后水洗段滚轮不洁1)检查滚轮，若有不洁,则清洁滚轮。2)滚轮有跳动，传动不好2)检查滚轮，若有问题，请人维修或重新安装滚轮异常现象产生原因解决措施OSP膜面有露铜1)铜面上有异物（如SMSCUM、严重氧化物）残留1)经PUMICE处理或者增大前处理微蚀量去除铜面异物2)板面在生产过程中刮伤2)先用铜板对OSP线层别刮伤产生点后进行改善MeadvilleConfidential21常见问题及解决方法异常现象产生原因解决措施膜下脏点1)前处理包括预浸槽的滚轮被污染1)清洗前处理包括预浸槽的滚轮异常现象产生原因解决措施膜上脏点(可以擦去)1)OSP后水洗段或烘干段滚轮上有异物1)清洗OSP后水洗段和烘干段的滚轮MeadvilleConfidential22ServethroughPeople……ConnectthroughTechnologyThankYou!MeadvilleGroup