涂覆有机可焊保护剂OSP工艺的应用

发布日期:2016-07-26

  随着人们对电子产品的轻、薄、短、小型化、多功能化方向发展,印制线路板向着高精密度、薄型化、多层化、小孔化方向发展,尤其是SMT的迅猛发展,从而使SMT用高密度薄板(如IC卡、移动电话、笔记本电脑、调谐器等印制板)不断发展,使得热风整平工艺愈来愈不适应上述要求。OSP工艺是以化学的方法,在裸铜表面形成一层薄膜。这层膜具有防氧化,耐热冲击,耐湿性,因而,在PCB制造业中,OSP工艺可替代热风整平技术。OSP工艺生产的PCB板比热平工艺生产的PCB板具有更优良的平整度和翘曲度,更适应电子工业中SMT技术的发展要求。有机预焊剂涂覆工艺简单,价格具有竞争性,可焊性和护铜性都可以满足PCB经受二次或三次耐热焊接的考验。由此,涂覆有机可焊保护剂(或称有机预焊剂)的生产线受到PCB同业的青睐。OSP技术正得到迅速的发展.

  一、工艺流程:

  除油-->二级水洗-->微蚀-->二级水洗-->酸洗-->DI水洗-->成膜风干-->DI水洗-->干燥

  1、除油:除油效果的好坏直接影响到成膜质量。除油不良,则成膜厚度不均匀。一方面,可以通过分析溶液,将浓度控制在工艺范围内。另一方面,也要经常检查除油效果是否好,若除油效果不好,则应及时更换除油液。

  2、微蚀:微蚀的目的是形成粗糙的铜面,便于成膜。微蚀的厚度直接影响到成膜速率,因此,要形成稳定的膜厚,保持微蚀厚度的稳定是非常重要的。一般将微蚀厚度控制在1.0-1.5um比较合适。每班生产前,可测定微蚀速率,根据微蚀速率来确定微蚀时间。

  3、成膜:成膜前的水洗最好采有DI水,以防成膜液遭到污染。成膜后的水洗也最好采有DI水,且PH值应控制在4.0-7.0之间,以防膜层遭到污染及破坏。

  a、工作液的有效物浓度对成膜速率有一定影响,尽量控制工作液的有效物浓度稳定是重要的。

  b、控制PH值的稳定(PH3.0-3.2)。PH值的变化对成膜速率的影响较大。PH值越高,成膜速率越大,PH值越低,则成膜速率越慢。

  c、控制成膜液温度的稳定也是必要的。因为成膜液变化对成膜速率的影响比较大,温度越高,成膜速率越快。

  d、成膜时间的控制。成膜时间越长,成膜厚度越大。根据实测的膜厚来确定成膜时间。

  成膜厚度的控制:OSP工艺的关键是控制好防氧化膜的厚度。膜太薄,耐热冲击能力差,在过回流焊时,膜层耐不往高温(190-00°C),最终影响焊接性厚,在电子装配线上,膜不能很好的被助焊剂所溶解,影响焊接性能。一般控制膜厚在0.2-0.5um之间比较合适。

  二、检测方法:

  1、除油效果检测方法

  一般认为,经除油后,板面裸铜面在水洗后能形成水膜且在15秒钟内不破裂,说明除油效果良好。否则,可考虑补充或更换除油剂。

  2、微蚀速率测定方法

  a、取7cm X 7cm的1.6mm厚双面铜箔板,面积记为S(cm2);

  b、放入烘炉中,在90-100°C烘30分钟;

  c、在防潮瓶内冷却至室温,用分析天平称重W1(克);

  d、随生产板浸入生产线内的除油缸中,并于微蚀缸后取出(保证浸蚀时间跟生产板一致),微蚀时间记为t(分钟);

  e、用水清洗后,于烘炉中90-100°C烘30分钟;

  f、在防潮瓶中冷却至室温,用分析天平犯法重W2(克);

  g、计算:蚀铜速率(微米/分钟)=10000 X (W1-W2)/(8.92 X 2 X S X t)

  3、成膜液有效物浓度的测定方法

  a、工作液1.0ml,用去离子水稀释至500ml,混匀;

  b、在751分光光度计上,于269 1nm用去离子水作参比,校零;

  c、换a步骤的溶液,测定吸光度A;

  d、计算:有效物浓度(%)=280 X A

  4、成膜厚度测试方法

  a、将一片40mm X 50mm的单面裸铜板与生产板一起在OSP生产线上处理;

  b、将已处理的板放在一干净的250ml烧杯中;

  c、用移液管取50ml5%的盐酸液,放入烧杯,轻摇烧杯,三分钟后将板拿出;

  d、用5%的盐酸校零,在751G分光光度计上,于269.1nm处测吸光度;

  e、再以c步骤准备的液体更换,读取在170nm处的吸光度A;

  f、计算:膜厚(微米)=0.7 X A

  经工艺的测算,除油、微蚀槽及水溶性助焊剂浸涂槽的三个槽的比例控制在1:1:2.5。如果浸涂槽太长,在一定的传送速度下,通过除油、微蚀槽的时间相对会缩短,将会影响成膜的质量。

  风力和烘干系统对成膜的均匀性、厚度有很大影响,要求浸涂的有机可焊保护剂(OSP)后的吹干段能够将多余的残液吹尽,否则后续的纯水将带走板面上多余的残液,而使此处的涂覆层偏薄,致使外观不均匀。

  另外浸涂前段吹干是非常重要的。水份带入浸涂液易造成成膜的减薄。吹风的冷风易造成成膜液温度的下降,吹干的风太热易造成进料段的结晶。由此,风力和烘干系统的控制调整十分重要。

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