OSP技术简介

发布日期:2016-07-26

  OSP是Organic Solderability Preservatives 的简称,中译为有机保焊膜,又称护铜剂,英文亦称之Preflux。 简单的说OSP就是在洁净的裸铜表面上,以化学的方法长出一层有机皮膜,这层膜具有防氧化,耐热冲击,耐湿性,用以保护铜表面于常态环境中不再继续生锈(氧化或硫化等);但在后续的焊接高温中,此种保护膜又必须很容易被助焊剂所迅速清除,如此方可使露出的干净铜表面得以在极短时间内与熔融焊锡立即结合成为牢固的焊点。

  其实OSP并非新技术,它实际上已经有超过35年,比SMT历史还长。OSP具备许多好处,例如平整面好,和焊盘的铜之间没有IMC形成,允许焊接时焊料和铜直接焊接(润湿性好),低温的加工工艺,成本低(可低于HASL),加工时的能源使用少等等。OSP技术早期在日本十分受欢迎,有约4成的单面板使用这种技术,而双面板也有近3成使用它。在美国,OSP技术也在1997年起激增,从1997以前的约10%用量增加到1999年的35%。

  OSP有三大类的材料:松香类(Rosin),活性树脂类(Active Resin)和唑类(Azole)。目前使用最广的是唑类OSP。唑类OSP已经经过了约5代的改善,这五代分别名为BTA,IA,BIA,SBA和最新的APA。

  OSP的工艺流程:

  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。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(190-200°C),最终影响焊接性能,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。

  OSP 工艺的缺点

  OSP当然也有它不足之处,例如实际配方种类多,性能不一。也就是说供应商的认证和选择工作要做得够做得好。

  OSP工艺的不足之处是所形成的保护膜极薄,易于划伤(或擦伤),必须精心操作和运放。

  同时,经过多次高温焊接过程的OSP膜(指未焊接的连接盘上OSP膜)会发生变色或裂缝,影响可焊性和可靠性。

  锡膏印刷工艺要掌握得好,因为印刷不良的板不能使用IPA等进行清洗,会损害OSP层。

  透明和非金属的OSP层厚度也不容易测量,透明性对涂层的覆盖面程度也不容易看出,所以供应商这些方面的质量稳定性较难评估;

  OSP技术在焊盘的Cu和焊料的Sn之间没有其它材料的IMC隔离,在无铅技术中,含Sn量高的焊点中的SnCu增长很快,影响焊点的可靠性。

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