有机保焊剂的选择对SMT/SMD的影响

losimple

PCB板的最终表面处理的主要选择有：OSP有机保焊剂、化学锡、化学银、化学镍金、无铅喷锡、松香涂布。松香涂布将随着环保要求的进一步提高而逐渐被前面五种淘汰。比较这五种主流的表面处理方式，OSP以其低廉成本的优势而获得极大的市场分额。、、

OSP有机保焊剂，又叫水溶性有机预焊剂，国内更流行的称呼是铜面抗氧化剂，是一种无铅、水溶性、环保的产品。其通过选择性地在PCB板的新鲜铜表面沉积一层有机保焊膜，避免了PCB板在SMT/SMD之前的铜面氧化而引起上锡不良。该有机膜在SMT/SMD过程中会被助焊剂溶解掉，新鲜铜面随着露了出来，金属锡轻而易举在铜表面展开并结合。OSP处理的PCB板表面平整，是非常利于锡的展开。

因为OSP的良好前景，因此各大PCB药水商多会有商品化的OSP药水。行业内知名的有日商shikoku的F2系列、sanwa的CuCcoat GV、Tamura的WPF-21、美商Enthone-OMI的Cu-106A系列，国内也有一些PCB药水供应商可以提供商品化的OSP药水. OSP的主要流程为：除油/除脂、磨刷、微蚀、OSP膜沉积。

OSP的前工序对于OSP膜沉积有很重要的影响，前处理不好将会导致OSP膜沉积效果变差甚至OSP膜无法沉积。微蚀剂的不同选择对OSP膜的外观颜色有直接影响，因为OSP膜本身是相对透明的。主流的微蚀剂中硫酸-双氧水微蚀的铜面较为光滑平整因而PCB板经过OSP处理后颜色为浅红色，而过硫酸盐微蚀的铜面较为粗糙因而PCB板经过OSP处理后颜色为相对的深红色。但是，过硫酸盐微蚀的铜面也可以达到比较光滑的效果，这就需要在微蚀液中添加某些添加剂，Atotech、Macdermid、博凯都有商品化的产品（微蚀为过硫酸盐体系的情况下，在化学银中为了更好的显示出金属银的白度有时需要添加），为固体或液体。

为了保证PCB/HDI板在经过三次以上的高温回流焊后OSP膜仍能保护铜面不氧化并能维持良好的可焊性，OSP药水分为一般型和耐高温型（含选化板型，含金面板可使金面不变色）。一般而言，生产单面板和简单双面板（不含贴片位）的选择一般型即可。而生产多层板的就必须选用耐高温型，因为一般型耐不住三次回流焊的高温冲击在上锡之前已经氧化，导致可焊性变差而引起很多焊盘或通孔根本上不了锡。一般很多供应商均宣称其等产品在空气中可耐三次高温之熔焊，但经过高温操作后OSP膜已惨遭强烈氧化之折磨，颜色变得很暗，沾锡时间也为之不良性而拉长，甚至还得动用强活性的助焊剂才能将已老化的OSP膜顺利推走完成焊接。至于原本弱活性的现行免洗助焊剂，似已无法应付全新的困难局面[1]。因此，正确选择配套的OSP药水是品质优良的基础。但是，如何去测试并选择OSP药水呢？

 

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一、可焊性：

拿到OSP药水样品后，按照供应商的操作指示生产几块样板便可以进行以下测试了。不要拿着生产好的样板去客户那里做测试，因为如果药水不行客户会直接给你NG（当然，双方关系极好例外）。

1、其中1～3块板放到烤箱里280℃×15min烤（300℃×15min更好），之后取出轻涂免洗助焊剂（尽量不要用溶剂松香型）去做上锡实验，确认效果。当然，如果不涂助焊剂可以上锡良好的话那是非常顶尖了.。

2、取其中1～2块密封包装放置一个星期，分涂助焊剂和不涂助焊剂测试上锡效果。

对比之下，结果回一目了然。

 

 

二、操作复杂性

按照供应商提供的操作参数，主要对比一下PH、温度的控制差异。比较窄的PH范围和较高的操作温度都是不利于生产的。以下表一是几种药水的操作参数：

 

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比较难控制的OSP药水一般在PH、温度的控制方面条件是比较窄的，如果参数一旦超过了范围（PH上限或温度下限）成膜效果很差。更有可能会经常出现如药水有结晶物在槽体或板面产生、沉积有机膜很薄的情况。较低的PH值和较高的操作温度将会产生较多的有机酸挥发，也不利于维护。

 

一、选化板

        选化板主要指有铜面和金面（金手指、导线）的线路板。要求在铜面上沉积OSP膜而又不能在金面上有沉积（或引起金面变色）。该系列药水一般是无色的或非蓝色的，也有部分商品化产品，如F2（LX）、WPF-21等。严格地将其并非简单地在普通药水里不添加铜离子就能达到的。

 

二、参数指引

       参照业内对OSP药水的认知，四国化成的F2为第五代OSP药水，其裂解温度在354.7℃，均可被各种免洗助焊剂所能推开（溶解）。其相对于第四代产品最大的区别在于成膜物质的结构（F2浓度测试中其最大吸收波长λmax=284nm），而国内可见到多为的OSP药水其成膜物质最大吸收波长λmax=269～270nm 间即SBA，该物为第四代产品之成膜物 [3]。

 

 

[1]、[3]无铅焊接之表面处理。白蓉生.电路板会刊22期.28-42

[2]各个公司说明书资料。

 

 

love_in

Ding!!!!!!!!!!

夫人喝采

學習了很多的知識,謝謝樓主分享

夫人喝采

到處見到白蓉生的大名,之前就聽說他總是說我們公司很爛,

不過聽過他的課後,覺得他還是很牛的啊.也是可是說我們公司爛的人

哈哈!

麻煩問一下,最大吸收波長會影響哪些參數?謝謝!

[此贴子已经被作者于2006-9-26 8:41:00编辑过]

孤狼

楼主：你很厉害．

我是ＴＡＭＵＲＡ－ＷＰＦ－２１的工程师，有几个地方需要更正一下．

１，OSP的主要流程为：除油/除脂、磨刷、微蚀、OSP膜沉积。应该去掉磨刷，原因很简单：有点　　　　　　　　　　多此一举，而且还还省掉几万块人民币．

２， 可焊性测试．不用你说的那么麻烦了，拿样品直接到SMT上线，更有说服力．

我可以说不管那一家的ＯＳＰ药水在做手动漂锡／浸锡的试验都不可能１００％ＯＫ的．

３，W F-21：. 3.3-3.9//40-45℃//0.3-0.5um ．正确的应是：温度：４０－４６℃　膜厚：０.２－０.５　　　　

４，四国化成的F2为第五代OSP药水，其裂解温度在354.7℃．这一点我有些怀疑（个人看法）原因我就不说了，大家想一想就知道了．

皮膜的形成是１，苯并咪唑的吸附．２，分子间力．皮膜并不是沉上去的.

我的Ｅmail:zs27452202@126.com

[此贴子已经被作者于2006-9-28 0:44:47编辑过]

losimple

回6楼:

   最大吸收波长是成膜物质的一个特性,不同结构的成膜物质其最大吸收波长一般是不同的.结构不同会产生不同的结构裂解温度,因此耐高温性能就不同了.同时溶解性能也就不同,所以在助焊剂的溶剂下经受高温（回流焊）后ＯＳＰ膜的溶解性有更大的差别，这就导致了不同的耐高温OSP药水做出来的板在可焊性上有时就会出现较大的差别:有的很好,有的就很差. 见笑!

回7楼:

    WPF-21在华东和华北市场占有率是还不错的.据我手上的:大丰电化工业股份有限公司200.6.6版本的资料确实是那样的参数,若有改动还请恕本人的信息落后.WPF-21应是适用于选化板的.属于醋酸体系,其主要成分结构应是SBA,F2的是API.两者是不同结构的,因此裂解机理不一样,虽然SBA有芳基但只能说比非芳基结构的耐高温好.可以参考F2的资料差热分析图或皮膜裂解实验图.

lmonline

我们用的是SANWA CuCOAT GVII

1、流程为：除油/除脂、微蚀、OSP膜沉积。

2、可焊性测试：IPC要求手动漂锡上锡率大于95%

夫人喝采

八樓的可否提供F2的裂解實驗圖和差熱分析呢

謝謝

mail:remind.ding@deltaww.com.cn