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有机保焊剂与金面污染

文章来源:最新采集     发布时间:2007/1/8 8:41:01  【关闭】


一、前言

   业界俗称的 Entek 是指美商 Enthone 公司近年来所提供一种“有机护铜剂”之湿制程技术,目前正式的商品名称是 Entek Plus CU-106A。事实上这就是“有机保焊剂”(Organic Solderability Preservatives;OSP)各类商品的一种(其余如欧洲流行的 Shercoat,以及日本流行的 Cucoat 等),是绿漆后裸铜待焊面上经涂布处理,所长成的一层有机铜错化物的棕色皮膜,电路板制程分类法将其归之为表面终饰 Final Finish。 

  此等 OSP 制程的反应原理,是“苯基三连唑”BTA(Benzo-Tri-Azo)之类的化学品,在清洁的铜表面上,形成一层错合物式具保护性的有机物铜皮膜(均 0.35μm或 14μin)。一则可保护铜面不再受到外界的影响而生锈;二则其皮膜在焊接前又可被稀酸或助焊剂所迅速除去,而令裸铜面瞬间仍能展现良好的焊锡性;故正式学名称之为“有机保焊剂”即着眼于后者之功能。 
 
  目前 OSP 各种商品均已经过多次改进,实用上均可耐得住数次高温高湿环境的考验,得以维持不错的焊锡性。故而某些讲究焊垫平坦性的主机板,与面积较大的附加卡(Add-on card)等板类,其等焊垫处理已逐渐选用 OSP 制程,其目的当然是针对 SMT 锡膏印刷与引脚放置平稳性的考量。实际上其操作成本并不比喷锡便宜(原液 100 公升成本即达台币 10 万元),不过在整体环保上似较有利。
   
  不幸当板面已有金手指或其它局部金面时,则经过 OSP(Entek)流程后,该等镀金表面上也会生长出一层薄浅棕色的异常皮膜,虽然在插接或压迫接触过程(Press-Fit)中,尚不致造成接触电阻太大的烦恼,然而一般比较挑剔外观的用户则很难放心允收。此等局部性金表面应如何预防其异常皮膜的生长,或长成皮膜后又如何在不损及金表面外观下而设法予以清除,均成为生产线上十分恼人的问题。

二、Entek 流程简介

Entek 是目前在台湾最流行的有机保焊剂制程,其中原因当然要拜大部份美国订单之爱国所赐,现将其水平自动联机之各流程站简介如后(至于各流程站间之水洗则未予列入):
1.酸性清洁脱脂 MAcid Cleaner(以纯水配槽)
 须采用 Enthone 公司原装的 SC-1010DE 之铜面活化与清洁剂,不同于其它化学品可能会使金面上造成 Entek 皮膜增厚的麻烦。且本槽液不含螯合剂(Che-lator)故很容易清洗,使后续离子污染问题大为降低。根据经验一旦此酸性清洗槽中含有螯合剂时,处理后的金手指上除了 Entek 皮膜外还会出现化学铜的异常沉积,进而产生较严重的变色情形。

2.微蚀 MMicroetch(以纯水配槽)

可采 Enthone 专密性微蚀剂 ME-1020,比硫酸双氧水或过硫酸铵(APS)等一般性微蚀液效果更好,可产生均匀光亮的微粗铜面,将使后来所长出的 106A 皮膜更为细致均匀。但要注意此槽中之铜含量不宜超过 2000 ppm,以防金面上出现极薄的化学铜层附着。

3.酸洗 Acid Dip(以纯水配槽)

采 5-10% 体积比之浓硫酸配槽,板子在室温下处理约 1-3 分钟即可,注意此槽液中的铜含量不可超过 500 ppm,以防在金面上产生铜膜的附着,且离槽的板子也应尽量吸干,以无水状态进入后站 106A 槽。

4.有机保焊剂处理 Entek Plus CU-106A 
本槽液完全使用原液不加任何水份,分析后若发现浓度不够时,可采用 10 倍浓度之补充液去添加补足(每公升应另搭配 37ml 之铵水)。操作时须进行过滤循环(每小时须翻槽 3-4 次),但不可吹气搅拌以防其中蚁酸(Formic Acid)逸出而充塞环境有害工安。其作业情况如下:

       本槽之处理应严格管控温度于±2℃之内以防厚度发生变化,另 pH 也会影响厚度,当厚度不足时应以铵水提高其 pH,厚度超过时则加蚁酸以降低其 pH。且本槽液对浓度的管制也非常重要,所有进入槽区的板子必须要先用冷风吹干,避免带入水份才行。

 5.吹干(以冷风吹干)
 至于处理完毕离开槽区的板子,也须立即用冷风吹到不沾手的干燥程度 (TackDried),以防板子进入后续清洗站时,其初生之软质皮膜可能受损而使厚度在冲洗中有所损失。故离槽的板子须先用挤水滚轮去排除多余的 106A 药液,再用冷风继续强力吹掉残余湿气。未干的湿膜径行清洗时,不但会造成皮膜厚度的减薄,而且外观也很不均匀甚至十分难看。注意此种完工的 Entek 皮膜也很容易被稀酸所洗掉,故不宜接触任何酸液。 

6.

 
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