OSP是保障電路板性能與可靠性的關鍵工藝,其本質是運用化學方法,在潔凈的裸銅表面生成一層有機皮膜。這層看似普通的皮膜,肩負著重大使命:常態環境下,它如同忠誠衛士,保護銅表面不被氧化或硫化,避免生銹;當電路板進入后續焊接的高溫環節時,又能迅速被助焊劑清除,讓干凈的銅表面在極短時間內與熔融焊錫緊密結合,形成牢固焊點,為電子設備的穩定運行筑牢根基。
除油:這是整個工藝流程的起始且關鍵步驟。除油效果直接影響成膜質量,若除油不徹底,會導致成膜厚度不均。實際操作中,需定期分析除油溶液,確保其濃度在工藝規定范圍內;同時經常檢查除油效果,一旦效果不佳,及時更換除油液,為后續工藝的順利開展奠定基礎。
二級水洗:完成除油后,進行二級水洗,目的是徹底清除電路板表面殘留的除油劑及其他雜質,為后續的微蝕工序營造良好條件。該步驟能保證微蝕過程的均勻性和穩定性,防止因雜質殘留影響微蝕效果。
微蝕:微蝕是在銅表面形成粗糙微觀結構,以此增大銅表面與后續形成的有機皮膜的接觸面積,使皮膜附著更牢固。微蝕厚度對成膜速率有直接影響,為形成穩定膜厚,通常將微蝕厚度控制在1.0-1.5um。每班生產前,操作人員會測定微蝕速率,再據此精確確定微蝕時間,保障微蝕效果的一致性。
二級水洗:微蝕完成后再次進行二級水洗,主要是清除微蝕過程中產生的殘留物,防止這些殘留物干擾后續成膜工序,確保成膜環境潔凈。
酸洗:酸洗的主要作用是進一步清潔銅表面,去除表面氧化物和其他雜質,使銅表面呈現活性狀態,有利于后續有機皮膜的形成。通過酸洗,可提高皮膜與銅表面的結合力,增強保護效果。
DI水洗:采用去離子水清洗,旨在最大程度減少水中雜質對成膜過程的影響。普通水中含有的各種離子可能與成膜液發生反應,導致成膜質量下降。DI水洗能保證成膜前銅表面的純凈度,為成膜創造優良條件。
成膜風干:這是OSP工藝的核心環節。將經過前面一系列處理的電路板浸入成膜液中,在特定條件下,銅表面發生化學反應,逐漸生長出一層有機皮膜。成膜后進行風干處理,使膜層初步固化。此過程中,要嚴格控制成膜時間、溫度以及成膜液的濃度等參數,確保形成的膜層厚度均勻且符合要求。一般而言,OSP工藝的關鍵在于精確控制防氧化膜的厚度,膜太薄,耐熱沖擊能力差,過回流焊時無法承受190-200°C的高溫,最終影響焊接性能;膜太厚,則可能在電子裝配線上無法被助焊劑很好地溶解,同樣影響焊接效果。通常將膜厚控制在0.2-0.5um之間較為適宜。
DI水洗:成膜風干后再次用DI水清洗,主要是去除膜層表面殘留的成膜液及其他雜質,同時調節膜層表面的pH值。將pH值控制在4.0-7.0之間,可防止膜層遭到污染及破壞,保證膜層的完整性和穩定性。
干燥:最后一步干燥工序,通過適當的溫度和時間控制,使膜層進一步固化,提高膜層的硬度和耐磨性,增強其防護性能。干燥后的電路板即完成OSP工藝處理,可進入后續PCB制造的相關環節。
工藝簡單:相較于一些復雜的表面處理工藝,如無電鍍鎳金沉浸,OSP的工藝流程相對簡短,涉及的工序和操作較少。這使得生產過程更易控制和管理,降低了生產過程中的出錯概率。
成本低:一方面,OSP工藝所使用的材料成本相對較低,尤其是與使用貴重金屬(如金)的表面處理工藝相比,大幅降低了原材料成本;另一方面,由于其工藝簡單,生產過程中所需的設備投資和能源消耗也較少。綜合來看,采用OSP工藝的電路板制造成本明顯低于其他一些表面處理工藝。例如,與ENIG工藝相比,OSP工藝的成本可降低約30%-50%。
平整面好:OSP工藝在銅表面形成的有機皮膜非常薄且均勻,能夠保持電路板表面的平整度。這種良好的平整度對于一些對電路板平整度要求極高的PCB制造場景,如高密度互連電路板和精細線路板,具有重要意義,有助于提高線路的制作精度和可靠性。
保護膜薄易損傷:OSP工藝形成的保護膜極其薄,通常只有0.2-0.5um,這使其在操作和運輸過程中容易受到劃傷或擦傷。一旦膜層受損,就會降低對銅表面的保護效果,增加銅表面氧化的風險,進而影響電路板的質量和可靠性。因此,在生產、運輸和儲存過程中,需對采用OSP工藝的電路板進行格外小心的操作和防護。
質量穩定性評估困難:市場上OSP的實際配方種類繁多,不同供應商提供的產品性能參差不齊。由于OSP膜是透明且非金屬的,其厚度不易準確測量,膜層對銅表面的覆蓋程度也難以直觀判斷。這使得在選擇OSP供應商時,對其產品質量穩定性的評估工作變得較為困難,需要采用專門的檢測設備和方法進行全面測試和驗證。
在PCB制造過程中,OSP工藝因其獨特優勢得到廣泛應用。像消費電子領域的PCB制造中,如手機、平板電腦、筆記本電腦等產品,由于對成本控制較為嚴格,OSP工藝能夠在保證一定性能的前提下,有效降低生產成本,提高產品的市場競爭力。還有通信設備領域,像路由器、交換機等產品的PCB制造,OSP工藝憑借良好的平整度,有助于提高信號傳輸線路的精度和穩定性,從而在該領域占據相當大的份額。
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