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      OSP表面處理PCB 焊接不良原因分析和改善對策

      2019-05-31      |      點擊次數:1137

      摘  要


      OSP是(Organic Solderability Preservatives) 的簡稱,中譯為有機保焊膜,又稱護銅劑,英文亦稱之Preflux。它的作用是阻擋濕氣,防止焊盤氧化,保持焊接銅面具有良好的可焊性。由于OSP表面平整度好,焊點可靠性高、PCB制造工藝相對簡單、成本低廉,對比其它表面處理PCB優勢明顯,越來越受到業界的歡迎。一般情況下,OSP表面處理的PCB上錫性良好,如PCB生產過程控制不當或SMT使用管控不當都會導致焊接不良的問題。本文根據OSP表面處理PCB的特點及焊接不良案例分析,重點從OSP膜厚度的控制及PCB儲存和SMT使用方面對影響PCB可焊性不良的因素進行分析,并提出一些相應的改善對策。

      關鍵詞:OSP;PCB;焊錫性;焊點 ;焊盤;SMT


      1.引言

      PCB是現代電子產品不可缺少的材料,隨著表面貼裝技術(SMT)、集成電路(IC)技術的高速發展, PCB需要滿足高密度、高平整化、高可靠性、更小孔徑、更小焊盤的發展要求,對PCB表面處理和制作環境的要求也越來越高。OSP表面處理是目前常見的一種PCB表面處理技術,是在潔凈的裸銅表面上,以化學的方法長出一層0.2~0.5um的有機皮膜,這層膜在常溫下具有防氧化、耐熱沖擊、耐濕性,可以保護銅表面發生氧化或硫化的作用,在后續的高溫焊接中,此種保護膜又必須很容易地被助焊劑所迅速清除,露出干凈的銅表面在極短時間內與熔融焊錫結合成為牢固的焊點。OSP表面處理對比其它表面處理有如下優缺點:


      a. OSP表面平整均勻,膜厚0.2~0.5um適合SMT密間距元件的PCB;

      b. OSP膜耐熱沖擊性能好,適合無鉛工藝及單雙面板加工,并與任意焊料兼容;

      c.水溶性操作,溫度可控制在80 ℃以下,不會造成基板彎曲變形的問題;

      d.操作環境好,污染少,易于自動化生產線;

      e.工藝相對簡單,良率高,成本較低等;

      f.缺點是形成的保護膜極薄,OSP膜容易劃傷(或擦傷);

      g. PCB經過多次高溫焊接后,OSP膜(指未焊接焊盤上的OSP膜)會發生變色、裂解變薄、氧化,影響可焊性和可靠性;

      h.藥水配方種類多,性能不一,品質參差不齊等。


      2.問題描述

      在實際生產過程中,OSP板容易出現表面變色、膜厚不均勻、膜厚超差(太厚或太?。┑葐栴};在PCB制作的后期階段,已成型的PCB如儲存和使用不當容易出現焊盤氧化、焊盤上錫不良、不能形成牢固的焊點、虛焊及焊錫不飽滿等焊接問題;SMT生產雙面板第二面及錫爐焊接時容易出現回流焊接不良、焊點漏銅、外觀滿足不了IPC3級標準、錫爐焊接不良率高等問題。


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      3.案例分析

      公司某OSP表面處理PCB產品在SMT生產第一面時元件焊盤上錫良好,在生產第二面時出現過爐后連接器及部分位置元件焊盤上錫不良,焊料在焊盤上出現一定的反濕潤和拒焊問題,如下圖1。本案例中的PCB是OSP表面處理方式,SMT制程是無鉛工藝,根據基本焊接原理及實際工程經驗分析,拒焊及反濕潤出現與PCB表面焊盤的可焊性有直接的關系。因此,本案例的分析思路是首先通過外觀檢查,再分別使用異丙醇(清洗IPA)和鹽酸清洗不良焊盤進行可焊性對比,再借助第三方實驗室使用EDS進行成分分析等方法,找出OSP可焊性差的原因,并給出相應的改善對策。





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