谈印制电路板抗氧化表面处理控制

2021-05-27鲁永兴

印制电路信息 2021年5期

鲁永兴

（奥士康精密电路（惠州）有限公司，广东惠州 516200）

0 前言

随着电子技术的发展，印制电路板（PCB）向高精度、小型化、多层化、多功能化方向发展。使得工艺简单，成本低廉的有机可焊性保护剂（OSP，Organic Solderability Preservative）表面处理，俗称抗氧化处理越来越受到业界的关注和使用。OSP是通过化学的方法在裸铜表面形成一层有机保护膜。保护铜面在相当长的时间内不氧化，以利于焊接。

1 抗氧化表面处理的工艺特点

在电路板铜表面上形成一层有机膜，牢固地保护着铜面，在高温下也能防氧化与污染。OSP膜厚一般控制在0.5 μm左右。优点有如下几点：

（1）符合环保要求，加工时的能源使用少；

（2）对阻焊油墨的要求低，可以重工；

（3）平整面好，成本低，既可用在低技术含量的电路板上，也可用在芯片封装板上。

2 工艺流程及说明

除油→四槽水洗→微蚀→四槽水洗→酸洗→四槽水洗→吸干→抗氧化处理→两槽水洗→超声波水洗→三槽水洗→冷风赶水→热风吹干

（1）除油的作用是清除PCB表面的有机污物（油污、指印、氧化膜等）清洁铜面。除油效果的好坏直接影响到成膜质量。除油的控制，一方面，可通过化验分析，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，若效果不好应及时更换溶液。

（2）微蚀的作用是进一步去除铜面氧化物，粗化铜面。进而可有效地增加铜面与OSP药水所形成的有机膜结合力。微蚀的速度也直接影响到成膜效果，保持微蚀速度的稳定是非常关键的。一般将微蚀速度控制在1.4～2.0 μm/min比较合适。

（3）OSP药水浸涂的目的是在铜面及各穿孔内覆盖一层坚固的有机保护膜。成膜前的水洗最好用去离子水（DI）水，以防OSP药水遭到其他离子的污染，而造成再流焊后变色。成膜后的水洗也最好采用DI水，以防止膜层遭到污染被破坏。

3 过程管控要点

3.1 设备管控

（1）我公司OSP生产线是采用水平线，要求设备的整线传动需平衡、顺畅。每段传动速度，需根据各溶液的处理时间可分段调节，同时也要保证最小尺寸的板能通过。

（2）保证各喷嘴的通畅，以防堵塞造成除油、微蚀及清洗的不良而影响成膜质量。喷淋系统还包括压力显示系统，使喷淋压力显于监控，让其能在工艺参数控制范围内。

（3）浸涂前段地吹干要使板面没有水分，因水分带入OSP溶液易造成板面成膜的减薄；吹干风的温度过低，会造成OSP溶液温度的下降，吹干风的温度过高易造成进料段溶液的结晶，使成膜后出现斑点，影响处理和质量。

（4）浸涂后段的吸干、吹干段要求能将多余的残液吹尽，终止其反应。否则后续的DI水将带走板面上的残液，致使此处成膜减薄或造成膜后的不均匀。吸干段的吸水辘也要保持清洁，半干状态，以保证彻底吸干。

（5）过滤循环系统要确保分段独立，防止其他液体的介入，要配有独立的循环泵，使溶液能在槽体内保持良好的循环状态；过滤网和过滤棉芯要保持清洁定期保养维护；各循环泵功率适宜，过大易产生大量气泡，会影响到成膜的均匀性。

（6）在水平输送生产线上，OSP作业段出口处都装配有吸水辊，以减少槽液的带出，也可以协助OSP膜的快速干燥，此种海绵状的吸水辊要经常用清水清洗，降低对板面的污染，

3.2 工艺管控

（1）除油段要定期地分析和添加除油液，确保除油液浓度。

（2）微蚀段要保证温度的稳定，否则温度过高会导致溶液的分解加速，出现微蚀不良；稳定的温度有利于微蚀剂含量和硫酸浓度及成膜均匀。

（3）OSP段为成膜的关键，温度、pH值、浓度和浸涂时间都是控制的要点。操作温度会影响到成膜厚度;不管何种型号的OSP，其槽液pH值必须严格控制在特定范围内，以保证其化学反应的正常进行。当pH值起变化时，可采用甲乙酸或氨水对OSP溶液进行适当的调整。

4 生产清洁和维修保养要求

生产清洁和维修保养要求见表1所示。OSP缸用HCL清洗时，需要注意设备材质的匹配性。

5 OSP线药水的存放及使用方法

使用方法：将OSP线需要添加的药水统一放置，各药水存放处要放好相对应的MSDS（材料安全数据卡）OSP缸用HCL清洗时，需要注意设备材质的匹配性。并且药水下方有蓝色的胶筐装着，量杯，开盖锤等辅助工具也统一放在筐内。存放条件：现场要摆放整齐，存放在托盘内以防药水漏时外溢，现场有张贴有害物的管理标识。而且要有药水特性及使用说明的管理标识卡。