基于OSP在印刷電路板的應(yīng)用
在社會(huì)高速發(fā)展的今天，環(huán)境保護(hù)要求電路板行業(yè)減少污染，而按照傳統(tǒng)的工藝，如：噴錫(又名：熱風(fēng)整平)。在2005年之前，是有鉛時(shí)代，當(dāng)時(shí)常用6337的鉛錫進(jìn)行加工電路板，大家知道，鉛是一種有害的物質(zhì)，對水質(zhì)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?yōu)闊o鉛(用錫銀銅或錫銅作為焊接的原料)，此工藝對環(huán)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(hù)環(huán)境，OSP的應(yīng)用將成為一種趨勢。
一、認(rèn)識OSP
1. OSP是一組英文縮寫：Organic? Solderability Preservative)，稱為有機(jī)可焊性保護(hù)劑，又稱為耐熱預(yù)焊劑，在電路板業(yè)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(jī)酸，氯化銅及去離子水等。
二、OSP的優(yōu)點(diǎn)
1. 熱穩(wěn)定性，在與同樣為表面處理劑的FLUX比較時(shí)，發(fā)現(xiàn)OSP二次加熱235℃后，表面無氧化現(xiàn)象，保護(hù)膜未被破壞。分別取OSP的樣本及FLUX的樣本兩個(gè)，同時(shí)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(xiàn)$小點(diǎn)，即被加熱后氧化。
2. 管理簡單性，OSP的工藝比較簡單，也容易操作，客戶端可以使用任何一種焊接方式對其進(jìn)行加工，不需要特殊處理；在電路生產(chǎn)時(shí)，不必考慮表面均勻性的問題，也不必為其藥液的濃度擔(dān)心，簡單方便的管理方式，防呆的作業(yè)方法。
3. 低成本，因其只與裸銅部分進(jìn)行反應(yīng)，形成無粘性、薄且均勻的保護(hù)膜，所以每平方米的成本低于其它的表面處理劑，可以說是所有表面處理工藝中，比較便宜的一種。
4. 減少污染，OSP中不含有直接影響環(huán)境的有害物質(zhì)，如：鉛及鉛化合物，溴及溴化合物等，在自動(dòng)生產(chǎn)線上，工作環(huán)境良好，設(shè)備要求不高。
5. 下游廠商方便組裝，采用OSP進(jìn)行表面處理，表面平整，印刷錫膏或粘貼SMD元件時(shí)，減少零件的偏移，同時(shí)降低SMD焊點(diǎn)空焊的機(jī)率。
三、以操作圣田SANTIN-808為實(shí)例，詳細(xì)講解OSP的應(yīng)用
1. 產(chǎn)品簡介：
SANTIN-808有三種：分別為SANTIN-8081(單雙面)，SANTIN-8082(多層)，SANTIN-8083(雙面多層混金板)，都是以第五代咪唑衍生物與銅的化學(xué)反應(yīng)，在電路板銅表面與孔壁上形成極薄且均勻的有機(jī)覆膜。此有機(jī)覆膜耐熱，免清洗。
2. 產(chǎn)品特性
除了與一般的OSP有共同的特性外，還有其特有的一些特性。
A. 良好的品質(zhì)穩(wěn)定性，如果使用真空包裝，可保護(hù)銅面約一年內(nèi)不產(chǎn)生氧化現(xiàn)象、變質(zhì)，保持良好的焊錫性，其可以經(jīng)過三次280℃加熱，有機(jī)膜未產(chǎn)生氧化現(xiàn)象；
B. 采用稀醋酸溶液，較甲酸等其它體系，更加符合環(huán)保要求；
C. 化學(xué)性溫和，低溫制程，因此不會(huì)像噴錫(HASL)與化鎳金處理后易產(chǎn)生防焊剝離的情形，加熱時(shí)不產(chǎn)生有毒有害的氣體；
D. 與噴錫制程相比較，減少“錫球”產(chǎn)生的問題；
3. 物理性質(zhì)
A. 外觀：透明淡$液體或透明淡藍(lán)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(guī)范要求，無危險(xiǎn)性。
4. 處理流程(見圖1)
5. 槽液維護(hù)
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(shí)，膜厚會(huì)增加厚度，當(dāng)其降低時(shí)，膜厚會(huì)減少厚度；
A-2、防止外來的水或其它溶液進(jìn)入OSP槽液中，同時(shí)預(yù)防槽液蒸發(fā)，這樣會(huì)使PH值越來越高，當(dāng)PH值超出控制范圍時(shí)，用分析純冰醋酸的溶液來調(diào)整PH值；
B、有效成分濃度60％～100％
B-1、濃度過高，槽液容易產(chǎn)生結(jié)晶現(xiàn)象；濃度太低時(shí)，銅面的有機(jī)膜變薄。
B-2、防止微蝕液混入OSP槽液中，會(huì)因?yàn)镾O42-增加，銅箔表面出現(xiàn)異樣的色澤，影響外觀，且容易氧化。
C、有機(jī)膜的厚度0.20～0.35um
C-1、膜的厚度小于0.20um時(shí)，在儲(chǔ)存或熱循環(huán)處理時(shí)，銅箔表面易出現(xiàn)氧化現(xiàn)象；大于0.35um時(shí)，有可能在元件組裝時(shí)，不被助焊劑完全去除而產(chǎn)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(cè)，制作一個(gè)尺規(guī)，用于測量OSP的液位，每日檢查，當(dāng)液位有下降時(shí)，用原液補(bǔ)充，如果當(dāng)天的消耗量過大(一般單面板25～30m2/L，雙面板為15～20m2/L)，應(yīng)及時(shí)聯(lián)絡(luò)廠商進(jìn)行確認(rèn)，同時(shí)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(diào)整
用此OSP藥液不需要添加濃縮液，只需要添加補(bǔ)充劑即可，但切勿自行處理，應(yīng)該通知供應(yīng)商，由其派人員前來處理。
F、OSP槽液的更換
F-1、更換時(shí)機(jī)：槽液內(nèi)有大量的SO42- 增加，而影響產(chǎn)品的品質(zhì)；另外，每公升的處理量達(dá)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(nèi)廢液排干，因?yàn)镺SP槽液中含有少許的銅離子，應(yīng)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(huán)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(nèi)的滾輪，確認(rèn)工作場所的通風(fēng)設(shè)備在開啟的狀態(tài)，操作時(shí)請戴上眼罩、手套及防護(hù)衣等，防止皮膚與藥液接觸。用布擦拭槽體的結(jié)晶物，如果干布無法清除，可用5％鹽酸加95％的甲醇進(jìn)行擦拭，在確認(rèn)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(guān)閉排水管閥門；
F-2-3、向槽內(nèi)注入D.I水，打開泵輔使水在槽內(nèi)循環(huán)，以清洗管道及噴嘴中的雜物，約循環(huán)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?yàn)槠湓诓蹆?nèi)長時(shí)間與OSP藥液接觸，當(dāng)藥液揮發(fā)后易產(chǎn)生結(jié)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(nèi)，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(nèi)；
F-2-5、最后將OSP原液注入槽內(nèi)。
6、設(shè)備使用材質(zhì)
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(jié)
應(yīng)用OSP的電路板，在下游客戶的使用時(shí)，可以降低焊接性的不良，在生產(chǎn)過程中，要求檢查人員戴手套作業(yè)，以免手汗或水滴殘留于焊點(diǎn)上，造成其成份分解。
在全球客戶使用無鉛焊接的環(huán)境下，一般的表面處理很難適應(yīng)，OSP工藝作為不含有害物質(zhì)，表面平整，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉，使用簡單的表面處理工藝，將是電路板業(yè)中表面處理的一個(gè)趨勢，尤其是高密度的BGA及CSP也開始引進(jìn)并使用。
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