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文檔簡介
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(duì)主流的抗氧化工藝進(jìn)行了介紹,對(duì)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(duì)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(jià)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(gè)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(shí),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(shí)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(huì)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(duì)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(duì)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(shí)也成為pcb 廠商亟待正視的一個(gè)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(huì)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(shí)及時(shí)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(shí)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(huì)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(huì)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(shí)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(shí)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(shí)間的高溫沖擊,因此,包裝和存儲(chǔ)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(chǔ)溫度不易長時(shí)間過高,一般儀0-35為宜,保存期限不宜過長,應(yīng)小于6個(gè)月。smt現(xiàn)場進(jìn)行pcb板件拆封時(shí),必須檢查濕度指示卡,并于12小時(shí)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(shí)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(shí)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。科學(xué)導(dǎo)報(bào)·學(xué)術(shù)2020年16期科學(xué)導(dǎo)報(bào)·
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