表面處理OSP工藝原理教材（課堂PPT）

1、Meadville Confidential1.表面處理工藝原理介紹表面處理工藝原理介紹-OSPOSP(Organic Solderability Preservatives)(Organic Solderability Preservatives)Meadville Confidential2. 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(cè)方法及重點(diǎn)監(jiān)控項(xiàng)目檢測(cè)方法及重點(diǎn)監(jiān)控項(xiàng)目 常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法Meadville Confidential3.一、定義：一、定義：有機(jī)可焊性保護(hù)膜（organic solderabilit

2、y 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(diǎn)：表面平坦，膜厚0.2-0.6 um，適合SMT和線導(dǎo)線細(xì) 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(huì)發(fā)生板子的 翹曲變形；生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)高溫，低噪聲，有利于環(huán)保；成本比較低。Meadville Confidential4.二、主要供應(yīng)商二、主要供應(yīng)商Entek （樂(lè)思）：（樂(lè)思）：ENTEK PLUS HTSHIKOKU（四國(guó)化成）：（四國(guó)化成）：Glicoat SMD F2(LX)OSPOSP有三大類的材料

3、：有三大類的材料：松香類（松香類（RosinRosin）活性樹(shù)脂類（活性樹(shù)脂類（Active ResinActive Resin）唑類（唑類（AzoleAzole）。）。 目前最常見(jiàn)的也就是：唑類（目前最常見(jiàn)的也就是：唑類（Azole）Meadville Confidential5.咪唑咪唑Meadville Confidential6.苯并三唑苯并三唑Meadville Confidential7.一、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(wú)預(yù)浸無(wú)

4、預(yù)浸. .Meadville Confidential8.流程流程Meadville Confidential9.唑類有機(jī)物在酸性溶液中能離解（唑類有機(jī)物在酸性溶液中能離解（H+的離去），從而成了孤對(duì)電子對(duì)；的離去），從而成了孤對(duì)電子對(duì)；經(jīng)過(guò)前處理的銅面，在經(jīng)過(guò)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+的的3d10軌道與孤對(duì)電子對(duì)通過(guò)配位鍵形成有機(jī)可焊性膜。軌道與孤對(duì)電子對(duì)通過(guò)配位鍵形成有機(jī)可焊性膜。Cu2+CuCu+Cu+苯并三氮唑（咪唑）苯并三氮唑（咪唑）Meadville Confidential1

5、0.OSP膜高分子結(jié)構(gòu)膜高分子結(jié)構(gòu)Meadville Confidential11.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(jī)酸（甲酸、乙酸）有機(jī)酸（甲酸、乙酸） 氯化銅氯化銅烷基苯并咪唑類有機(jī)化合物中的咪唑環(huán)與一價(jià)銅原子烷基苯并咪唑類有機(jī)化合物中的咪唑環(huán)與一價(jià)銅原子3d10形成配形成配 位鍵從而形成絡(luò)合物，而支鏈烷基間是通過(guò)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(guò)范德華力而相互吸 引，所以形成了引，所以形成了OSP保護(hù)膜，因其中有苯環(huán)的存在，所以，這層保護(hù)膜，因其中有苯環(huán)的存在，所以，這層 保護(hù)膜具有很好的耐熱性和高的熱分解能力；保護(hù)膜具有很好

6、的耐熱性和高的熱分解能力；有機(jī)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(jìn)有機(jī)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(jìn) 絡(luò)合物膜的形成。但是過(guò)量的有機(jī)酸反而會(huì)使沉積在銅表面上的絡(luò)合物膜的形成。但是過(guò)量的有機(jī)酸反而會(huì)使沉積在銅表面上的 OSP膜溶解，因而控制有機(jī)酸的加入時(shí)（即控制膜溶解，因而控制有機(jī)酸的加入時(shí)（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(jī)酸值控制在：有機(jī)酸值控制在：250-290 。Meadville Confidential12.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)

7、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(guò)回流焊時(shí)，膜層耐不住高溫，最終影響焊接性；膜厚太厚，在電子裝在過(guò)回流焊時(shí)，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(shí)，不能很好的被助焊劑所溶解，影響焊接性能。配線時(shí)，不能很好的被助焊劑所溶解，影響焊接性能。一般膜厚控制在：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(gè)方面：要得到均勻的膜厚，生產(chǎn)中必須控制好以下幾個(gè)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

8、。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 um； 全銅板，微蝕速率：全銅板，微蝕速率：1.0-1.5 um。Meadville Confidential13.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(duì)成膜速率的影響較大，為了保持值的穩(wěn)定對(duì)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

9、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；），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(huì)使形成的膜部分溶解；），會(huì)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(duì)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(duì)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(shí)間的控制：成膜時(shí)間越長(zhǎng)，成膜越厚成膜時(shí)間的控

10、制：成膜時(shí)間越長(zhǎng)，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。Meadville Confidential14.膜厚：膜厚：設(shè)備及儀器設(shè)備及儀器 UV 分光光度計(jì) 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(guò)的試樣置于一個(gè)干燥、潔凈的250 ml 燒杯中。 3）移取25 ml 5.0% HCl 測(cè)試溶

11、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(zhǔn)UV分光光度計(jì)，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，記錄吸光度。計(jì)算公式計(jì)算公式 膜厚(m) =吸光度 x F(t)Meadville Confidential15.重點(diǎn)監(jiān)控：重點(diǎn)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(diǎn)（金銅比例）賈凡尼效應(yīng)點(diǎn)（金銅比例）l WETTING BALANCEWETTING BALANCEl 可焊性測(cè)試可焊性測(cè)試Meadville Confidential16.異常現(xiàn)象異?，F(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因解決措

12、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(guò)深板面氧化程度過(guò)深1)1)經(jīng)經(jīng)PUMICEPUMICE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?，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(guò)低過(guò)低2)2)加氨水調(diào)整加氨水調(diào)整OSPOSP主槽主槽pHpH至至3.03.0-3.1-3.1Meadville Confidential1

13、7.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(guò)高微蝕槽銅離子過(guò)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(shí)，稀釋微蝕槽。時(shí)，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?，F(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

14、（包括海綿滾輪括海綿滾輪2)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(shí)關(guān)閉第一道水洗）要時(shí)關(guān)閉第一道水洗）Meadville Confidential18.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(diǎn)亮點(diǎn)”（膜（膜面上的點(diǎn)狀光面上的點(diǎn)狀光澤不一樣澤不一樣 1)主槽內(nèi)的傳動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)主槽內(nèi)的傳動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)不正常對(duì)板面形成摩擦不正常對(duì)板面形成摩擦1)1)檢查維修主槽內(nèi)的傳動(dòng)系檢查維修主槽內(nèi)的傳動(dòng)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(méi)有浸清潔主槽前后藥液沒(méi)有浸泡的滾輪（包括海綿滾輪）泡的滾輪（包括海綿滾輪）

15、3)藥液添加后沒(méi)有循環(huán)均藥液添加后沒(méi)有循環(huán)均勻勻3)加藥液嚴(yán)格按照少量多次加藥液嚴(yán)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(duì)銅面有脫脂槽銅離子對(duì)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(bǔ)充到標(biāo)準(zhǔn)液位稀檢查并補(bǔ)充到標(biāo)準(zhǔn)液位稀釋銅離子或當(dāng)槽釋銅離子或當(dāng)槽Meadville Confidential19.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(dòng)系統(tǒng)故障檢查排除傳動(dòng)系統(tǒng)故障2)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(hù)烘干段加熱器和風(fēng)刀維護(hù)烘干段加熱器

16、和風(fēng)刀異常現(xiàn)象異?，F(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因解決措施解決措施“水漬印水漬印”（膜面粗糙，呈膜面粗糙，呈水紋或條狀）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(duì)預(yù)浸前后的滾輪進(jìn)行每對(duì)預(yù)浸前后的滾輪進(jìn)行每班清洗班清洗Meadville Confidential20.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膜面有滾膜面有滾輪印輪印1)1)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(dòng)，傳動(dòng)不好滾輪有跳動(dòng)，傳動(dòng)不好2)2)檢查滾輪，若有問(wèn)題，請(qǐng)檢查滾輪，若有問(wèn)題，請(qǐng)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(yán)重氧化物）殘嚴(yán)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(guò)程中刮傷板面在生產(chǎn)過(guò)程中刮傷2)先用銅板對(duì)先用銅板對(duì)OSP線層別刮傷線層別刮傷產(chǎn)生點(diǎn)后進(jìn)行改善產(chǎn)生點(diǎn)后進(jìn)行改善Meadville Confidential21.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膜下臟點(diǎn)膜下