OSP工艺和化金工艺比较

• 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SnC工艺和化金工艺 比较
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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。早期的BTA类对湿度敏感，库存寿命很 短（3个月），不能承受多次加热，而且需要较强的焊剂，所以性能不是很好。 一直到70年代有日本开发的第三代BIA类OSP后才有较显著的改善。美国市 场也在80年代开始采用这类OSP，同时被正在发展的SMT所接受。不过BIA 的耐热性仍然是个弱点。目前仍然有供应商提供BIA类的OSP，但逐渐在为 新一代的SBA所取代。 SBA是1997年的研发成果，有美国IBM推出而后得到 在OSP技术上享有盛名的日本“四国化学”公司的改善。在保护性和耐热性 有显著的加强。其耐热性已经可以承受3次的回流处理（但多次加热后需要较 强的焊剂）。SBA是目前OSP供应的主流。成本低于传统的HASL，所以在 锡铅时代已经被大量的使用，尤其是单面板上。在双面回流板以及混装板工 艺应用上却仍然有些顾虑.
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 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。
常见问题的原因及解决方法
• 色差 • 原因： ①镍槽被污染或使用寿命已到，槽 液有机物累积过多。 ②金槽内的镍离子过 多 ③活化槽钯浓度不足。 • 解决： ① 换镍槽，杜决污染源。 ② 分析 金槽镍含量，超过0.5g/L换槽。 ③ 适当提 高钯浓度。
• 镀层粗糙
• 原因： ① 镍槽活性太强。 ② 过滤不够， 板子振动频率幅度不够。 ③ 前处理不良。
化金(化学镀金)
• 化金(化学镀金)不需要通电,是通过溶液内的 化学反应把金沉积到板面上. 对化学镍金制 程本身没有大的问题出现，主要是防焊白 化，是点露铜。而这两项都是湿膜制程品 质隐患而引起。
• 1． 焊自化。防焊油墨的品质破坏是决定因素，但一般的 油墨只要控制好工艺参数，也可将严重程度减至最小。 发前化金板用TARUM TT-9G油墨，该油墨品质十分过硬， 在镍槽镀50mm都未见防焊白化。但是改用太阳4000GF5型油墨，防焊白化有20mil，做试验发现不印文字去 做板，白化程度为15mil，判断是有了文字烤板的缘故， 因此将湿膜后烤参数由150℃ 45min改为150℃ 40min； 文字烤板参板由150℃ 20min（单面文字）改为140℃ 15min，做板后防焊白化只有8mil左右，可允收。说明非 化金板适用油墨在做板时，烤板的时间不宜过长，避免油 墨烘烤过度老化，化金时防焊老化。 2． 星点露铜：这是 最让人头痛的问题，产生的原因主要是湿膜显影及显影后 的水洗烤板时的放板密度（方便有机溶剂、油烟散发）通 风状况及烤箱内的清洁程度。 发现此种情况，严重的退 洗，轻微的采取刷磨两次，延长微蚀时间解决，最有效的 方法是从湿膜制程改善。
• 金脱皮
• 原因： ① 镍层含磷星高 ② 镍层钝化
• 解决： ① 用AA分析磷含量，适当降低还原 剂添加幅度，若不行则换槽。 ② 避免镍层 在空气中暴露时间过长。
• 镍、铜结合力差（镍/铜分层）
• 原因： ① 铜面不洁 ② 前处理失效 • 解决： ① 加强前处理 ② 分析前处理各槽 药液中Cu+含量，如有超标既换之。 （去 脂槽Cu2+<7g/L，微蚀槽Cu2+<15g/L。酸 洗槽Cu2+<0.3g/L）
• 解决： ① 适当降低温度、浓度和PH值。 ② 加强过滤，最好用5μm的滤芯边疆过滤。 同时加强板子的振动频率和幅度，便于赶 走板面上附着的氢气。 ③ 加强前处理，同 时检查铜面是否粗糙，杜决来料不良
• 露铜
• 原因： ① 反面沾异物 ② 湿膜显影不净和 水洗不净 ③ 钯附着力不够 ④ 活化后水洗 过长 ⑤ 镍槽药水管控失衡。 • 解决： ① 加重刷磨（追踪异物来源） ② 湿膜制程检讨心改善 ③ 控制去脂槽的 Cu2+含量（小于7g/L） ④ 缩短水洗时间 （15SEC） ⑤ 严格按比例添加，同时根据 化验结果结果调整
• 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。