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        基于OSP在印刷電路板的應用

        放大字體  縮小字體 發布日期:2013-06-14  瀏覽次數:741
        核心提示: 摘要:本文主要介紹OSP在應用時的流程及維護事項。以其簡單、方便、節約的特性,使用的范圍越來越廣,很快得到各電路板廠商及其

         摘要:本文主要介紹OSP在應用時的流程及維護事項。以其簡單、方便、節約的特性,使用的范圍越來越廣,很快得到各電路板廠商及其客戶的認可,在環境保護為主題的當今社會,OSP的應用更顯示出其在電路板表面處理的優越性。

          在社會高速發展的今天,環境保護要求電路板行業減少污染,而按照傳統的工藝,如:噴錫(又名:熱風整平)。在2005年之前,是有鉛時代,當時常用6337的鉛錫進行加工電路板,大家知道,鉛是一種有害的物質,對水質和氣體都有不同程度的影響。從2006年開始,各終端客戶及政府的要求下,改變為無鉛(用錫銀銅或錫銅作為焊接的原料),此工藝對環境的影響減少,但成本無形中增加了不少,且銀和銅都為重金屬。為降低成本,保護環境,OSP的應用將成為一種趨勢。

          一、認識OSP

          1. OSP是一組英文縮寫:Organic  Solderability PreservATIve),稱為有機可焊性保護劑,又稱為耐熱預焊劑,在電路板業界中,稱為防氧化劑。

          2. OSP的組成:一般的成份為:烷基苯并咪唑,有機酸,氯化銅及去離子水等。

          二、OSP的優點

          1. 熱穩定性,在與同樣為表面處理劑的FLUX比較時,發現OSP二次加熱235℃后,表面無氧化現象,保護膜未被破壞。分別取OSP的樣本及FLUX的樣本兩個,同時放入60℃,90%的恒溫恒濕箱中,一周后,OSP的樣本無明顯變化,而FULX的樣本表面,出現$小點,即被加熱后氧化。

          2. 管理簡單性,OSP的工藝比較簡單,也容易操作,客戶端可以使用任何一種焊接方式對其進行加工,不需要特殊處理;在電路生產時,不必考慮表面均勻性的問題,也不必為其藥液的濃度擔心,簡單方便的管理方式,防呆的作業方法。

          3. 低成本,因其只與裸銅部分進行反應,形成無粘性、薄且均勻的保護膜,所以每平方米的成本低于其它的表面處理劑,可以說是所有表面處理工藝中,比較便宜的一種。

          4. 減少污染,OSP中不含有直接影響環境的有害物質,如:鉛及鉛化合物,溴及溴化合物等,在自動生產線上,工作環境良好,設備要求不高。

          5. 下游廠商方便組裝,采用OSP進行表面處理,表面平整,印刷錫膏或粘貼SMD元件時,減少零件的偏移,同時降低SMD焊點空焊的機率。

          三、以操作圣田SANTIN-808為實例,詳細講解OSP的應用

          1. 產品簡介:

          SANTIN-808有三種:分別為SANTIN-8081(單雙面),SANTIN-8082(多層),SANTIN-8083(雙面多層混金板),都是以第五代咪唑衍生物與銅的化學反應,在電路板銅表面與孔壁上形成極薄且均勻的有機覆膜。此有機覆膜耐熱,免清洗。

          2. 產品特性

          除了與一般的OSP有共同的特性外,還有其特有的一些特性。

          A. 良好的品質穩定性,如果使用真空包裝,可保護銅面約一年內不產生氧化現象、變質,保持良好的焊錫性,其可以經過三次280℃加熱,有機膜未產生氧化現象;

          B. 采用稀醋酸溶液,較甲酸等其它體系,更加符合環保要求;

          C. 化學性溫和,低溫制程,因此不會像噴錫(HASL)與化鎳金處理后易產生防焊剝離的情形,加熱時不產生有毒有害的氣體;

          D. 與噴錫制程相比較,減少“錫球”產生的問題;

         3. 物理性質

          A. 外觀:透明淡$液體或透明淡藍色液體;

          B. PH(20℃):3.9±0.3

          C. 比重(20℃):1.02±0.02

          D. 氣味:輕微醋酸味

          E. 其他:符合UN/IATI規范要求,無危險性。

          4. 處理流程(見圖1)

        5. 槽液維護

          A、PH(20℃):3.9±0.3

          A-1、在槽液控制過程中,最為重要的是PH值,因PH值升高時,膜厚會增加厚度,當其降低時,膜厚會減少厚度;

          A-2、防止外來的水或其它溶液進入OSP槽液中,同時預防槽液蒸發,這樣會使PH值越來越高,當PH值超出控制范圍時,用分析純冰醋酸的溶液來調整PH值;

          B、有效成分濃度60%~100%

          B-1、濃度過高,槽液容易產生結晶現象;濃度太低時,銅面的有機膜變薄。

          B-2、防止微蝕液混入OSP槽液中,會因為SO42-增加,銅箔表面出現異樣的色澤,影響外觀,且容易氧化。

          C、有機膜的厚度0.20~0.35um

          C-1、膜的厚度小于0.20um時,在儲存或熱循環處理時,銅箔表面易出現氧化現象;大于0.35um時,有可能在元件組裝時,不被助焊劑完全去除而產生焊接不良;

          C-2、如果使用無鉛焊料,膜厚必須維持在0.20 ~0.35um之間。

          D、液位

          在槽體外側,制作一個尺規,用于測量OSP的液位,每日檢查,當液位有下降時,用原液補充,如果當天的消耗量過大(一般單面板25~30m2/L,雙面板為15~20m2/L),應及時聯絡廠商進行確認,同時自查一下OSP槽的前后壓轆是否正常工作,基板有無帶入水分或帶走OSP原液。

          E、OSP槽液調整

          用此OSP藥液不需要添加濃縮液,只需要添加補充劑即可,但切勿自行處理,應該通知供應商,由其派人員前來處理。

          F、OSP槽液的更換

          F-1、更換時機:槽液內有大量的SO42- 增加,而影響產品的品質;另外,每公升的處理量達到最大值(一般單面板30m2/L,雙面板為20m2/L);

          F-2、更換方法:

          F-2-1、先將槽內廢液排干,因為OSP槽液中含有少許的銅離子,應該把廢液排到指定的廢水回收站,或用桶收集,交由有資格的環保處理中心或廠商作無害化處理;

          F-2-2、再清洗槽體,在清洗前,折下槽內的滾輪,確認工作場所的通風設備在開啟的狀態,操作時請戴上眼罩、手套及防護衣等,防止皮膚與藥液接觸。用布擦拭槽體的結晶物,如果干布無法清除,可用5%鹽酸加95%的甲醇進行擦拭,在確認清除干凈后,用大量D.I水沖洗槽體,并打開排水管,沖洗完畢后,關閉排水管閥門;

          F-2-3、向槽內注入D.I水,打開泵輔使水在槽內循環,以清洗管道及噴嘴中的雜物,約循環5分鐘后,排干槽水的廢水,用干布擦拭槽體,待其干燥后,用干布粘少許OSP原液再抹拭一次;

          F-2-4、清洗滾輪,因為其在槽內長時間與OSP藥液接觸,當藥液揮發后易產生結晶體,可用5%鹽酸加95%的甲醇配制溶解液體,將滾輪置于清洗槽內,注入配制好的溶解液,浸泡到能容易洗掉為止,取出滾輪用水沖洗后,再用布擦干凈,然后裝回OSP槽內;

          F-2-5、最后將OSP原液注入槽內。

          6、設備使用材質

          不銹鋼、鈦、硬PVC、PP、PE、碳纖維、ABS等。不可使用軟EPT、軟PVC、不銹鋼焊接、橡膠及PVA等。

          四、總結

          應用OSP的電路板,在下游客戶的使用時,可以降低焊接性的不良,在生產過程中,要求檢查人員戴手套作業,以免手汗或水滴殘留于焊點上,造成其成份分解。

          在全球客戶使用無鉛焊接的環境下,一般的表面處理很難適應,OSP工藝作為不含有害物質,表面平整,性能穩定,價格低廉,使用簡單的表面處理工藝,將是電路板業中表面處理的一個趨勢,尤其是高密度的BGA及CSP也開始引進并使用。

         

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