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PCB有机保护膜OSP制程

PCB必须在待焊铜面采取保护措施以确保焊锡性,但是对于高密度PCB而言,传统的喷锡处理无法满足许多高密度组装的表面处理需求。多年前业者就推出过所谓的Entek制程,但是当时的配方及产业环境需求都不成熟,同时其耐候期间十分的短,只有数小时到两三天之间。因此当时的应用,主要是放在一些厂内直接制作使用的情况下,对于一些专业的PCB制作厂商而言,并不是一种恰当的选项。

但是由于后续的配方有所改进,无铅组装的趋势压力,成本优势以及产品高密度结构三者共同的推动,目前在有机保焊膜方面的发展有了一定的成绩。

市面上常态销售的有机保焊膜配方,主要是以BTA、AI、ABI等等的有机配方为基础所进行调制的产品。因为这些有机物都有许多不同的分子结构,因此相关的厂商对于自己的药剂特性都列为机密,使用者几乎只能在PCB的制作效果中进行了解与评估。

一般的有机保焊膜约有0.4um的厚度就可以达到多次熔焊的目的。虽说其低价且操作性单纯,但仍然有以下的缺点:

1.OSP透明不易测量,目视亦难以检查

2.膜厚太高不利于低固含量低活性免洗锡膏作业,有利于接合的CU5SN6 IMC 也不易形成

3.多次组装都必须在含氮环境下操作

4.若有局部镀金再作OSP,则可能在其操作槽液中所含的铜会沉积于金上,对某些产品会形成问题

此类产品中最有名的,就以ENTHON所采用的苯骈三氯唑溶入甲醇与水溶液中出售的护铜剂为代表。其商品名称以CU-XX为代号,不同的应用有不同的称谓。BTA是白色带淡黄无嗅之晶状细粉,在酸碱中都很安定,且不易发生氧化还原反应,能与金属形成安定化合物。这样的机制可以与处理之铜面产生保护膜,防止裸铜迅速氧化以保有焊锡性。

另外一个比较知名的产品,则以日本的四国化成所推出的PREFLUX产品系列为代表。其本来的目的是开发用于蚀刻阻剂,并于1985年申请专利,但由于色呈透明检测不易未大量使用。其后推出GLICOAT等,系由此产品衍生而来。其基础的配方则是以烷基咪唑为主,与铜的作用与考虑相类似。

这些有机物的共同特色就是可以与铜产生适当的错合物,因此可以使铜不氧化并保有焊锡性。目前此类产品系统有醋酸系统、甲酸系统以及松香系统三类,松香系统因为组装后必须要有清洗的作业同时清洁不易,因此使用者十分的少。多数的药液系统为使成长速率增快而升温操作,水因之蒸发快速PH值控制不易。一般PH值提高会导致IMIDAZOLE不溶而产生结晶,因此必须要将PH调回以取得改善。

目前有机保焊膜面对的最大挑战,就是能否承受多次的焊接流程,同时能恰当的控制保焊膜厚度,使焊接能够顺利的进行又不会过分脆弱而被破坏。因为有机保焊膜的作用速度,与线路是否有连结大铜面有关,这在各种的化学处理中都有类似的现象,只是影响程度的差异有别而已。图9.2所示,为有机保焊膜处理良好与不佳的状况范例。

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