Oxford Instruments

OSP 有机可焊性保护膜 测定方法研究

牛津仪器北京代表处 任向东

2007 年 12 月 26 日深圳

The Business of Science^™

Oxford Instruments

Oxford Instruments

Today ’ s Topics

l OSP 基本知识 l OSP 膜厚测定方法比较 l OSPrey800 测定原理 l 膜厚测定的全面解决方案

The Business of Science^™

Oxford Instruments

Oxford Instruments

OSP 基本知识

l 电子产品的轻薄化、小型化、多功能化的发展，印制线路板 向着高精密度、薄型化、多层化、小孔化方向发展。 l SMT 用高密度薄板 (IC 卡、移动电话、笔记本电脑 ) 的发展和 BGA( 球状阵列组装 ) 的出现，导致热风整平 (HASL) 工艺面临技 术挑战。

l 各国 RoHS 指令的实施， Sn-Pb HASL 焊料不符合环保要求 。

The Business of Science^™

Oxford Instruments

Oxford Instruments

OSP 基本知识

l 常用的 PCB 表面处理方式

• 化学镍金 (ENIG)

• 化学银 (ImAg)

• 化学锡 (ImSn)

- OSP

l OSP = Organic Solderability Preservatives / 有机保焊膜 / 护铜剂 / Preflux

• 松香类

• 活性树脂类

• 唑类： BTA, IA, BIA, SBA, APA

(BTA= 苯骈三氯唑 (Enthone) ， IA= 烷基咪唑 (Shikouku) ， BIA ＝烷基苯咪唑 (Sanwa))

The Business of Science^™

Oxford Instruments

Oxford Instruments

不同表面处理工艺分析

l 热风整平 (Sn-Pb HASL) 工艺优点 :

- 成本较低

• 可满足多次回流焊接工艺要求

- 线路测试 (ICT) 过程不会对线路板造成损害

工艺缺点 :

- 含铅工艺 - 无法满足线路板线宽较窄分布较密的工艺要求 - 平整性差、厚度均匀性差、 SMT 贴片易偏离 - 会产生金属间化合物 (IMC) ， Cu6Sn5 ，易脆

The Business of Science^™

Oxford Instruments

Oxford Instruments

不同表面处理工艺分析 l 化学镍金 (ENIG) 工艺优点 : - 可焊性佳 - 平整性佳 - 可保存时间长 - 可满足多次回流焊接工艺要求

工艺缺点 : - 所有工艺中最为昂贵 - 会在处理后表面形成小孔 - 工艺过程中需使用有害物质 - 焊点结合能力较差

The Business of Science^™

Oxford Instruments

Oxford Instruments

不同表面处理工艺分析

l 化学浸银 工艺优点 :

- 可焊性佳 - 平整性佳

- 可利用原有 HASL 工艺设备进行操作， 无须设备再投资 工艺缺点 :

- 目前已不再是行业研究方向，工艺在 将来无法进行提高 - 处理后表面容易出现微小气泡，形成 潜在问题

The Business of Science^™

Oxford Instruments

Oxford Instruments

不同表面处理工艺分析

l 化学浸锡 工艺优点：

- 可焊性佳

- 平整性佳

- 生产成本较低

工艺缺点：

- 工艺中含有对于人体和环境有害的物质 - 能承受的回流焊结工艺的次数有限

- 容易形成锡须向外生长并在线路间形成连接

The Business of Science^™

Oxford Instruments

Oxford Instruments

OSP 基本知识
物理性能 Sb-Pb HASL ENIG ImAg ImSn OSP
保存寿命 ( 月 ) 12 6 12 12 12
可经历回流次数 4 4 5 5 ≥ 4
使用成本 中等 高 中等 中等 低
工艺复杂程度 高 高 中等 中等 低
厚度范围 (um) 1 – 25 0.05 – 0.2 0.05 – 0.2 0.8 – 1.2 0.2 – 0.5
3 – 5 Ni
助焊剂兼容性 好 好 好 好 一般

OSP 基本知识

The Business of Science^™

Oxford Instruments

Oxford Instruments

基本知识
Cu Cu Cu Cu
N N N N
R R R R
N N N N
Cu Cu Cu Cu
N N N N
R R R R
N N N N
Cu Cu Cu Cu
PWBs
OSP 在铜面上的结构示意图

OSP 基本知识

在洁净的裸铜表面上，用化学的方法所生长的一层有机 皮膜。厚度在 0.2-0.5um 间。

The Business of Science^™

Oxford Instruments