印刷电路板铜面有机保焊剂(OSP)介绍

PAGE:0/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999ENTEKPLUSCU-106A印刷電路板銅面有機保焊劑(OSP)介紹有機保焊劑(OrganicSolderabilityPreservatives;OSP)(OrganicSurfaceProtectant;OSP)PAGE:1/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999一、前言業界俗稱的Entek是指美商Enthone公司近年來所提供一種“有機護銅劑”之濕製程技術,目前正式的商品名稱是EntekPlusCU-106A。事實上這就是“有機保焊劑”(OrganicSolderabilityPreservatives;OSP)各類商品的一種(其餘如歐洲流行的Shercoat，以及日本流行的Cucoat等)，是綠漆後裸銅待焊面上經塗佈處理，所長成的一層有機銅錯化物的棕色皮膜，電路板製程分類法將其歸之為表面終飾FinalFinish。PAGE:2/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999此等OSP製程的反應原理，是“苯基三連唑”BTA(Benzo-Tri-Azo)之類的化學品，在清潔的銅表面上,形成一層錯合物式具保護性的有機物銅皮膜(均0.35μm或14μin)。一則可保護銅面不再受到外界的影響而生鏽；二則其皮膜在焊接前又可被稀酸或助焊劑所迅速除去，而令裸銅面瞬間仍能展現良好的焊錫性；故正式學名稱之為“有機保焊劑”即著眼於後者之功能。目前OSP各種商品均已經過多次改進,實用上均可耐得住數次高溫高濕環境的考驗，得以維持不錯的焊錫性。故而某些講究焊墊平坦性的主機板，與面積較大的附加卡(Add-oncard)等板類，其等焊墊處理已逐漸選用OSP製程，其目的當然是針對SMT錫膏印刷與引腳放置平穩性的考量。實際上其操作成本並不比噴錫便宜,不過在整體環保上似較有利PAGE:3/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999但當板面已有金手指或其他局部金面時，則經過OSP(Entek)流程後,該等鍍金表面上也會生長出一層薄淺棕色的異常皮膜，不過在走過IRreflow後此淺棕色的異常皮膜會被去除.,然而一般比較挑剔外觀的用戶則很難放心允收。PAGE:4/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999ENTEKPLUSCU-106AENTEKPLUS是一種具有選擇性保護銅面而又能維持銅墊及貫穿孔銅面之焊接性能的有機保焊劑(OSP-OragnicSolderabilityPreservative)●在採用SMD表面黏裝及混合安裝技術時對銅面提供一耐熱保護,防止銅面氧化而影響其焊接性能.●是熱風平整(HAL)及金屬表面之替代技術.PAGE:5/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999ENTEKPLUSCU-106A事實上Entek之所以能夠讓銅面抗氧化而不鏽，除了皮膜厚度的保護外,結構式胺環上的鍊狀衍生物“RGroup”,也決定了皮膜的保護能力與防止氧氣滲透的功效。不過但此層皮膜卻與各種助焊劑遭遇時，卻仍可保持其等應有的活性，換句話說此種皮膜仍可被助焊劑所清除，進而使清潔的銅面展現其良好的焊錫性。PAGE:6/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999保焊劑生成之三階段1.護銅性化學品溶液先在銅面上擴散形成皮膜.2.銅面吸收上述反應物.3.出現化學反應.PAGE:7/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999保焊劑沉積基本原理*沉積基本原理1.與表面金屬銅產生絡合反應.2.形成有機物-金屬鍵(約1500AO厚,0.15微米)硬度可達5H以上3.在BENZIMIDAZOLE上加厚至要求厚度.PAGE:8/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999有機保焊劑之種類類別＊防止氧化劑(Anti-Oxidants)-ENTEKCU-56＊松香樹脂類有機預焊劑(Rosin/ResinPre-Fluxes)＊水溶性預焊劑-有機保焊劑(OSP)-ENTEKPLUSCU-106APAGE:9/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999Cu-56與Cu-106A比較Cu-56為MonoLayerCu只適合單次reflowCuCu-106A為Multi-Layer適合多次reflow(3~5次)PAGE:10/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999PCBSurfaceTreatment之比較ImmersiongoldSPEC.工作原理浸金/化金Ni:120u”(min)Au:2u”(min)HotairLeveling噴錫Entek(OSP)(保焊劑)100u”(min)8u“~20u”(0.2~0.5um)利用氧化﹑還原電位高﹑低原理,將鎳(Ni)離子﹑金(Au)離子沉積在銅面上.將高溫融錫融焊在銅面上形成銅-錫合金,藉高壓風刀將多餘融錫吹除.將有機保焊劑均勻塗佈在銅面上,形成保護膜.PAGE:11/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999有機保焊劑之比較類別防止氧化劑Inhibitor松香樹脂類有機預焊劑保焊劑(水溶性)厚度壽命可配合使用之助焊劑IRReflow次數50-200Ao3-6月1-2微米0.2-0.5微米(2000-5000Ao)6個月6個月一次最高三次最低三次所有類型松香/樹脂所有類型PAGE:12/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999有機保焊劑之裝配可行性裝配焊接方式保焊劑(水溶性)松香樹脂預焊劑雙面SMT表面黏著-松香型防止氧化劑助焊劑類別-免洗型-水溶性型單面波峰焊-松香型-免洗型-水溶性型◎=優,○=良,△=可,X=劣X○△XX△◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎X◎PAGE:13/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999有機保焊劑之裝配可行性裝配焊接方式保焊劑(水溶性)松香樹脂預焊劑-松香型防止氧化劑助焊劑類別-免洗型-水溶性型混合技術-松香型-免洗型-水溶性型◎=優,○=良,△=可,X=劣△X◎◎◎◎◎◎◎X◎雙面波峰焊○XX△XX△PAGE:14/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999PCBSurfaceTreatment之優﹑缺點比較*表“優勢點”項目HotAirLevelingEntek(Cu106A)平整性IMC介面合金化合物方法(影響焊錫性)製程環保問題耐高溫(IRREFLOW)ImmersionGold儲存時間價格*Good*GoodBad*無有有*無有有三次*多次*多次*6個月*6個月*6個月*較低*較低高PAGE:15/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999COMPARISONINDIFFERENTFINISHTYPEFinishENTEKCu-106AENTEKCu-56ImmersionGoldSelectiveSolderHALFusingpropertiesOrganicOrganicEL-Ni/AuPlatingSn/PbreflowFusingSn/PballoyPlatingSn/PbreflowflatnessGoodGoodGoodFairBadFair1.Shelflifehalfyear1.Shelflifehalfyear1.Highcost1.Highcost1.Uneven1.S/Mfold2.Solderpotcontamination2.Longprocess2.IMC2.S/Mpeeling2.Easyscratch2.Easyscratch3.Cannotbakingandaging3.Difficultycontrol3.ThermalShock3.Excesssolder3.Onlysinglesoldering4.Insutablefinepitch4.IMC5.OrganicsolventIPA5.InsuitablefinelineConcernPointPAGE:16/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999FinishENTEKCu-106AENTEKCu-56ImmersionGoldSelectiveSolderHALFusing1.Flatness1.Flatness1.Flatness1.Sn/Pbthick&flat1.Lowcost1.HeavyboardCharacteristicfeature2.NoIMC2.NoIMC2.COB2.ThinIMC2.Popular3.Lowcost3.Lowcost3.Freesolderpasteprinting3.GoodsolderabilityApplication1.DoubleSMT1.OnetimeIRorwavesoldering1.COB1.FinepitchBackpanel2.FinepitchWavesoldering2.TABCOMPARISONINDIFFERENTFINISHTYPEPAGE:17/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999ENTEKProcessSequenceProcessStepCharacteristicMeasurementMethodCleanerConcentrationTemperatureLabTitrationDigitalReadoutWaterRinseMicroetchEtchrateConcentrationCuContentTemperatureWeightlossLabTitrationLabTitrationDigitalReadoutWaterRinsePAGE:18/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999ENTEKProcessSequenceProcessStepCharacteristicMeasurementMethodH2SO4H2SO4ConcentrationLabTitrationWaterRinseWaterRinseConcentrationTotalAcidityPHTemperatureDepositionThicknessLabTitrationLabTitrationPHmeterDigitalReadoutLabTitrationENTEKWaterRinseDryPAGE:19/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999使用ENTEK產品對裝配線之優點●提高線路板之生產能力(與HAL板比較)-SMT之銅墊表面平整-有利於網印錫膏-可控制錫膏量-明顯減低精密零件移位之機會-提高一次過把零件焊接成功之比率PAGE:20/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999使用ENTEK產品對裝配線之優點●與SMT及混合焊接技術相容●與所有類型之助焊劑相容●提高線路板之可靠度-減低離子污染-加強SMT零件焊接之強度-保持線路板之線性穩定性(X-Y軸)-保持線路板之結構穩定性(Z-軸)PAGE:21/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999ENTEK板與焊接用物料之相容性●錫膏-與所有類型都相容(包括有機酸(OA),松香輕度活躍(RMA),不用清洗(NC)及不用清洗低固體含量(LR)型)●去除-可使用任何有機溶劑去除Entek(酒精,IPA,酸性溶劑……)PAGE:22/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999ENTEK板與焊接用物料之相容性●雙波焊-與所有類型之助焊劑都相容(包括有機酸(OA),松香輕度活躍(RMA)及合成活躍型(SA)-基本上低固體含量,不用清洗之助焊劑(LSF)活性比松香型稍差.*過完wavesoldering後,Entek已經被去除.PAGE:23/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999ENTEK產品Assembly注意事項1.最好6個月內上件完畢.2.FiducialMark為裸銅,CCD對比需調整.PAGE:24/31REVISION:BDATE:Jan.12,1999ENTEK產品Ass