表面處理OSP工藝原理教材

1、Meadville Confidential 1 表面處理工藝原理介紹表面處理工藝原理介紹 -OSPOSP(Organic(Organic SolderabilitySolderability Preservatives) Preservatives) Meadville Confidential 2 講解內(nèi)容講解內(nèi)容 概述概述 OSPOSP工藝流程工藝流程 OSPOSP組成組成 成膜厚度的控制成膜厚度的控制 檢測方法及重點監(jiān)控項目檢測方法及重點監(jiān)控項目 常見問題及解決方法常見問題及解決方法 Meadville Confidential 3 概述概述 一、定義：一、定義： 有機可焊性保護膜（o

2、rganic solderability preservative）是以化學(xué)的方法，在裸銅表面形成一 層0.2-0.6um薄膜。這層膜具有防氧化、耐熱沖擊、 耐濕性。 優(yōu)點： 表面平坦，膜厚0.2-0.6 um，適合SMT和線導(dǎo)線細 間距的PCB； 膜脆易焊，能承受多次以上熱沖擊，并與任意焊料 兼容； 水溶性操作，最高溫度不到50度，不會發(fā)生板子的 翹曲變形； 生產(chǎn)過程中無高溫，低噪聲，有利于環(huán)保； 成本比較低。 Meadville Confidential 4 概述概述 二、主要供應(yīng)商二、主要供應(yīng)商 Entek （樂思）（樂思）：ENTEK PLUS HT SHIKOKU（四國化成）（四國化

3、成）：Glicoat SMD F2(LX) OSPOSP有三大類的材料：有三大類的材料： 松香類（松香類（RosinRosin） 活性樹脂類（活性樹脂類（Active ResinActive Resin） 唑類（唑類（AzoleAzole）。）。 目前最常見的也就是：目前最常見的也就是：唑類（唑類（Azole） Meadville Confidential 5 概述概述 咪唑咪唑 Meadville Confidential 6 概述概述 苯并三唑苯并三唑 Meadville Confidential 7 OSP工藝流程工藝流程 一、流程一、流程 烘干烘干 除油除油水洗水洗微蝕微蝕水洗水洗 吹

4、干吹干 預(yù)浸預(yù)浸 OSP水洗水洗 除油除油 PH值：值：2.9-3.1 酸值：酸值：250-290 注：注：GLICOAT GLICOAT 無預(yù)浸無預(yù)浸. . Meadville Confidential 8 OSP工藝流程工藝流程 流程流程 Meadville Confidential 9 OSP工藝流程工藝流程 唑類有機物在酸性溶液中能離解（唑類有機物在酸性溶液中能離解（H+的離去），從而成了孤對電子對；的離去），從而成了孤對電子對； 經(jīng)過前處理的銅面，在經(jīng)過前處理的銅面，在OSP主槽中就形成了主槽中就形成了Cu（3d104s1）、）、Cu+及及Cu2+不同不同 形態(tài)的銅；形態(tài)的銅； Cu

5、+的的3d10軌道與孤對電子對通過配位鍵形成有機可焊性膜。軌道與孤對電子對通過配位鍵形成有機可焊性膜。 Cu2+CuCu+ Cu+ + + 苯并三氮唑（咪唑）苯并三氮唑（咪唑） Meadville Confidential 10 OSP工藝流程工藝流程 OSP膜高分子結(jié)構(gòu)膜高分子結(jié)構(gòu) Meadville Confidential 11 OSP組成組成 OSP藥液的大體結(jié)成如下：藥液的大體結(jié)成如下： 烷基苯并咪唑烷基苯并咪唑 有機酸（甲酸、乙酸）有機酸（甲酸、乙酸） 氯化銅氯化銅 烷基苯并咪唑類有機化合物中的咪唑環(huán)與一價銅原子烷基苯并咪唑類有機化合物中的咪唑環(huán)與一價銅原子3d10形成配形成配 位

6、鍵從而形成絡(luò)合物，而支鏈烷基間是通過范德華力而相互吸位鍵從而形成絡(luò)合物，而支鏈烷基間是通過范德華力而相互吸 引，所以形成了引，所以形成了OSP保護膜，因其中有苯環(huán)的存在，所以，這層保護膜，因其中有苯環(huán)的存在，所以，這層 保護膜具有很好的耐熱性和高的熱分解能力；保護膜具有很好的耐熱性和高的熱分解能力； 有機酸的加入可以增加烷基苯并咪唑在水溶液中的溶解度，促進有機酸的加入可以增加烷基苯并咪唑在水溶液中的溶解度，促進 絡(luò)合物膜的形成。但是過量的有機酸反而會使沉積在銅表面上的絡(luò)合物膜的形成。但是過量的有機酸反而會使沉積在銅表面上的 OSP膜溶解，因而控制有機酸的加入時（即控制膜溶解，因而控制有機酸的加

7、入時（即控制PH值是至關(guān)重要值是至關(guān)重要 的），一般的），一般PH值控制在：值控制在：2.9-3.1 有機酸值控制在：有機酸值控制在：250-290 。 Meadville Confidential 12 成膜厚度的控制成膜厚度的控制 OSP工藝的關(guān)鍵是控制好防氧化膜的厚度。膜厚太薄，耐熱沖擊能力差，工藝的關(guān)鍵是控制好防氧化膜的厚度。膜厚太薄，耐熱沖擊能力差， 在過回流焊時，膜層耐不住高溫，最終影響焊接性；膜厚太厚，在電子裝在過回流焊時，膜層耐不住高溫，最終影響焊接性；膜厚太厚，在電子裝 配線時，不能很好的被助焊劑所溶解，影響焊接性能。配線時，不能很好的被助焊劑所溶解，影響焊接性能。 一般膜厚

8、控制在：一般膜厚控制在：0.2-0.6 um 要得到均勻的膜厚，生產(chǎn)中必須控制好以下幾個方面：要得到均勻的膜厚，生產(chǎn)中必須控制好以下幾個方面： 除油除油 除油效果的好壞直接影響到成膜質(zhì)量。除油不良，則成膜不除油效果的好壞直接影響到成膜質(zhì)量。除油不良，則成膜不 均勻；均勻； 微蝕微蝕 微蝕的目的是形成粗糙的銅面，便于成膜。微蝕的速率直接微蝕的目的是形成粗糙的銅面，便于成膜。微蝕的速率直接 影響到成膜，因此，要形成穩(wěn)定的膜厚，保持微蝕速率的穩(wěn)定影響到成膜，因此，要形成穩(wěn)定的膜厚，保持微蝕速率的穩(wěn)定 性是非常重要的。性是非常重要的。 一般做選化板，微蝕速率：一般做選化板，微蝕速率：0.3-0.6 u

9、m； 全銅板，微蝕速率：全銅板，微蝕速率：1.0-1.5 um。 Meadville Confidential 13 成膜厚度的控制成膜厚度的控制 OSP主槽主槽 l 工作溶液工作溶液Ra(90-100%) RB1(70-95%); l PH值的穩(wěn)定對成膜速率的影響較大，為了保持值的穩(wěn)定對成膜速率的影響較大，為了保持PH的穩(wěn)定，主槽中添加的穩(wěn)定，主槽中添加 了一定量的緩沖劑；了一定量的緩沖劑； l 一般一般PH值控制在：值控制在：2.9-3.1，可以得到致密、均勻而厚度適中的，可以得到致密、均勻而厚度適中的OSP膜；膜； 若若PH值偏高（值偏高（5），烷基苯并咪唑的溶解度降低，有油狀物析出；）

10、，烷基苯并咪唑的溶解度降低，有油狀物析出； 若若PH值偏低（值偏低（2），會使形成的膜部分溶解；），會使形成的膜部分溶解； l 控制控制OSP槽的溫度穩(wěn)定也是必要的，溫度的變化對成膜速率的影響也比槽的溫度穩(wěn)定也是必要的，溫度的變化對成膜速率的影響也比 較大，溫度越高，成膜速率越快；較大，溫度越高，成膜速率越快； l 成膜時間的控制：成膜時間越長，成膜越厚成膜時間的控制：成膜時間越長，成膜越厚; （ENTEK為為50-70s， GLICOAT為為70-90s） l OSP主槽后的水洗必須為主槽后的水洗必須為DI水，且必須保證水，且必須保證PH值大于值大于5，避免，避免OSP膜的溶膜的溶 解。解。

11、 Meadville Confidential 14 檢測方法檢測方法 膜厚：膜厚： 設(shè)備及儀器設(shè)備及儀器 UV 分光光度計 1cm 石英比色皿 1ml 移液管 25ml 移液管 250ml 燒杯 試劑試劑 5%鹽酸溶液 分析方法分析方法 1）取一單面3cm5cm裸銅板經(jīng)ENTEK全線。 2） 將處理過的試樣置于一個干燥、潔凈的250 ml 燒杯中。 3）移取25 ml 5.0% HCl 測試溶液至此燒杯中, 輕輕攪拌3 分鐘, 然后立 即取出試樣。 4）用新鮮的5.0 % HCl 溶液校準UV分光光度計，使其在270.0 nm 處 吸光 度為零。 5）小心將燒杯中的溶液倒至1 cm 比色皿中

12、，記錄吸光度。 計算公式計算公式 膜厚(m) =吸光度 x F(t) Meadville Confidential 15 日常監(jiān)控項目日常監(jiān)控項目 重點監(jiān)控：重點監(jiān)控： l 微蝕速率微蝕速率 l 膜厚膜厚 l 賈凡尼效應(yīng)點（金銅比例）賈凡尼效應(yīng)點（金銅比例） l WETTING BALANCEWETTING BALANCE l 可焊性測試可焊性測試 Meadville Confidential 16 常見問題及解決方法常見問題及解決方法 異?，F(xiàn)象異?，F(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因解決措施解決措施 OSPOSP膜下有氧膜下有氧 化化 1)1)板面氧化程度過深板面氧化程度過深1)1)經(jīng)經(jīng)PUMICEPUM

13、ICE處理再生產(chǎn)處理再生產(chǎn) 2)2)微蝕量不足微蝕量不足2)2)提高微蝕槽溫度和微蝕劑濃提高微蝕槽溫度和微蝕劑濃 度以提高微蝕量度以提高微蝕量 異常現(xiàn)象異?，F(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因解決措施解決措施 OSPOSP膜面呈彩膜面呈彩 色色 1)1)前處理微蝕量不足前處理微蝕量不足1)1)適當(dāng)增大前處理微蝕量適當(dāng)增大前處理微蝕量 2)2)OSPOSP主槽主槽pHpH過低過低2)2)加氨水調(diào)整加氨水調(diào)整OSPOSP主槽主槽pHpH至至 3.03.0-3.1-3.1 Meadville Confidential 17 常見問題及解決方法常見問題及解決方法 異常現(xiàn)象異?，F(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因解決措施解決措施

14、OSP膜下發(fā)花膜下發(fā)花 （“花臉花臉”） 1)微蝕液殘留造成微微蝕液殘留造成微 蝕不蝕不 均勻均勻 1)在微蝕槽前后安裝擋水滾在微蝕槽前后安裝擋水滾 輪或吸水海綿輪或吸水海綿 2)微蝕槽銅離子過高微蝕槽銅離子過高2)當(dāng)班分析銅離子大于當(dāng)班分析銅離子大于15g/l 時，稀釋微蝕槽。時，稀釋微蝕槽。 3)預(yù)浸預(yù)浸PH值偏下限值偏下限 3)將將PH提高提高-加入加入100ml氨氨 水水 異?，F(xiàn)象異常現(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因解決措施解決措施 OSP膜上發(fā)紫膜上發(fā)紫 （可以擦去）（可以擦去） 1)主槽后滾輪藥液反沾主槽后滾輪藥液反沾1)清洗主槽清洗主槽 后的滾輪（包后的滾輪（包 括海綿滾輪括海綿滾輪 2)

15、主槽后水洗水主槽后水洗水PH偏低偏低 2)更換主槽后的水洗水（必更換主槽后的水洗水（必 要時關(guān)閉第一道水洗）要時關(guān)閉第一道水洗） Meadville Confidential 18 常見問題及解決方法常見問題及解決方法 異?，F(xiàn)象異?，F(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因解決措施解決措施 “亮點亮點”（膜（膜 面上的點狀光面上的點狀光 澤不一樣澤不一樣 1)主槽內(nèi)的傳動系統(tǒng)系統(tǒng)主槽內(nèi)的傳動系統(tǒng)系統(tǒng) 不正常對板面形成摩擦不正常對板面形成摩擦 1)1)檢查維修主槽內(nèi)的傳動系檢查維修主槽內(nèi)的傳動系 統(tǒng)統(tǒng) 2)主槽前后的滾輪需要清主槽前后的滾輪需要清 潔潔 2)清潔主槽前后藥液沒有浸清潔主槽前后藥液沒有浸 泡的滾輪（包

16、括海綿滾輪）泡的滾輪（包括海綿滾輪） 3)藥液添加后沒有循環(huán)均藥液添加后沒有循環(huán)均 勻勻 3)加藥液嚴格按照少量多次加藥液嚴格按照少量多次 原則均勻添加原則均勻添加 4)脫脂槽銅離子對銅面有脫脂槽銅離子對銅面有 咬蝕（脫脂后銅面發(fā)黑）咬蝕（脫脂后銅面發(fā)黑） 4)檢查并補充到標準液位稀檢查并補充到標準液位稀 釋銅離子或當(dāng)槽釋銅離子或當(dāng)槽 Meadville Confidential 19 常見問題及解決方法常見問題及解決方法 異?，F(xiàn)象異?，F(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因解決措施解決措施 OSPOSP膜面有水膜面有水 漬漬 1)1)有疊板或卡板有疊板或卡板1)1)檢查排除傳動系統(tǒng)故障檢查排除傳動系統(tǒng)故障 2

17、)2)烘干段溫度不夠或風(fēng)烘干段溫度不夠或風(fēng) 刀堵塞刀堵塞 2)2)維護烘干段加熱器和風(fēng)刀維護烘干段加熱器和風(fēng)刀 異?，F(xiàn)象異常現(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因解決措施解決措施 “水漬印水漬印” （膜面粗糙，（膜面粗糙， 呈水紋或條狀）呈水紋或條狀） 1)1)預(yù)浸槽內(nèi)的藥液濺到前預(yù)浸槽內(nèi)的藥液濺到前 后的滾輪上形成紅色的后的滾輪上形成紅色的 “污垢污垢” 1)1)對預(yù)浸前后的滾輪進行每對預(yù)浸前后的滾輪進行每 班清洗班清洗 Meadville Confidential 20 常見問題及解決方法常見問題及解決方法 異?，F(xiàn)象異?，F(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因解決措施解決措施 OSPOSP膜面有滾膜面有滾 輪印輪印 1)1

18、)烘干段或烘干段或OSPOSP后水洗段后水洗段 滾輪不潔滾輪不潔 1)1)檢查滾輪，若有不潔檢查滾輪，若有不潔, ,則則 清潔滾輪。清潔滾輪。 2)2)滾輪有跳動，傳動不好滾輪有跳動，傳動不好2)2)檢查滾輪，若有問題，請檢查滾輪，若有問題，請 人維修或重新安裝滾輪人維修或重新安裝滾輪 異常現(xiàn)象異?，F(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因解決措施解決措施 OSP膜面有膜面有 露銅露銅 1)銅面上有異物（如銅面上有異物（如SM SCUM、嚴重氧化物）殘嚴重氧化物）殘 留留 1)經(jīng)經(jīng)PUMICE處理或者增大前處理或者增大前 處理微蝕量去除銅面異物處理微蝕量去除銅面異物 2)板面在生產(chǎn)過程中刮傷板面在生產(chǎn)過程中刮傷2)先用銅板對先用銅板對OSP線層別刮傷線層別刮傷 產(chǎn)生點后進行改善產(chǎn)生點后進行改善 Meadville Confidential 21 常見問題及解決方法常見問題及解決方法 異?，F(xiàn)象異?，F(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因解決措施解決