PCBA 기술 - OSP 표면 처리 PCB 용접 불량 원인 분석

OSP 표면처리 PCB 용접불량 원인 분석 및 개선책

OSP는 인쇄회로기판 동박을 표면처리하는 공정으로 RoHS 지침에 부합한다.

1.소개 PCB는 현대 전자 제품에 없어서는 안 될 재료입니다.표면 패치 기술 (SMT) 과 집적 회로 (IC) 기술의 급속한 발전에 따라 PCB는 고밀도, 고평정도, 높은 신뢰성, 더 작은 공경, 더 작은 용접판의 발전 요구를 만족시켜야 하며 PCB 표면 처리 및 제조 환경에 대한 요구도 갈수록 높아지고 있다.OSP 표면 처리는 현재 일반적인 PCB 표면 처리 기술입니다.그것은 화학적 방법으로 깨끗한 나동 표면에 0.2~0.5um의 유기막을 성장시킨다.이 막은 실온에서 항산화성, 내열진성, 방습성을 가지고 있어 구리 표면이 산화되거나 황화되지 않도록 보호할 수 있다.이후 고온 용접에서 보호막은 용접제에 의해 쉽고 빠르게 제거되어 깨끗한 구리 표면을 노출하고 용접된 용접재와 결합하여 짧은 시간 내에 견고한 용접점을 형성해야합니다.

다른 표면처리에 비해 OSP 표면처리는 다음과 같은 장점과 단점을 가지고 있다. A.OSP 표면은 평평하고 균일하며 막두께는 0.2~0.5um으로 SMT 밀집소자의 PCB에 적용된다.b.OSP 필름은 내열성이 우수하여 무연 공정과 단면, 이중 패널 가공에 적합하며 어떠한 용접재와도 호환된다;c. 수용성 작업에서 온도는 섭씨 80도 이하로 조절할 수 있으며 기판의 구부러진 변형 문제를 초래하지 않는다;d. 운영 환경이 좋고 오염이 적으며 생산 라인이 자동화되기 쉽다.e. 공예가 상대적으로 간단하고 생산률이 높으며 원가가 낮다.f. 단점은 형성된 보호막이 얇아 OSP 막이 쉽게 긁힌다(또는 긁힌다);g.PCB는 여러 차례 고온 용접을 거친 후 OSP 필름 (용접되지 않은 디스크의 OSP 필름을 가리킴) 이 변색, 갈라짐, 얇음, 산화되어 용접성과 신뢰성에 영향을 미친다;h. 약물의 종류가 다양하고 성질이 각기 다르며 질이 들쭉날쭉하다.

2.문제는 실제 생산 과정에서 OSP PCB 보드에 표면 변색, 필름 두께 불균등, 초차 (너무 두껍거나 너무 얇음) 등의 문제가 발생하기 쉽다는 것을 설명한다;PCB 생산 후기에 성형된 PCB의 저장과 사용이 부적절하면 용접판의 산화, 용접판의 주석이 좋지 않고 견고한 용접점을 형성할 수 없으며 허용접, 용접재 부족 등 용접 문제가 발생하기 쉽다;SMT는 이중 패널의 2면과 주석 용접을 생산할 때 환류 용접 불량, 용접점에서 구리가 새고, 외관이 ipc3 표준에 미치지 못하며, 주석 용접 결함률이 높은 문제가 발생하기 쉽다.

3.사례 분석: 모 회사의 OSP 표면 처리 PCB 제품은 SMT의 첫 번째 면에서 생산할 때 부속품 용접판의 주석이 좋다. 두 번째 면을 생산할 때 커넥터가 용광로를 통과한 후의 주석과 일부 위치의 부속품 용접판이 모두 나쁘다. 용접재는 용접판에서 약간의 습기 방지 용접 거부 문제가 있다. 아래 그림 1과 같다.이 경우 PCB는 OSP 표면 처리 방법이고 SMT 공정은 무연 공정입니다.용접의 기본 원리와 공정 실천 경험에 대한 분석에 따르면 PCB 표면 용접판의 용접 가능성은 용접 저항과 방습의 발생과 직결된다.따라서 본 사례의 분석 사고는 외관 검사를 통해 이소프로필알코올(IPA)과 염산으로 망가진 용접판을 세척한 후 제3자 실험실에서 EDs를 사용하여 성분 분석을 진행하여 OSP의 용접성이 떨어지는 원인을 찾아내고 해당하는 개선 대책을 제시하는 것이다.

1 도금 불량

3.1 분석 과정 a, 현미경으로 결함 제품을 관찰한 결과 PCBA에 윤습성이 떨어지는 용접판이 많고 윤습성이 떨어지는 용접판은 구형 불규칙 네트워크이며 PCB 용접판은 뚜렷한 용접불가 형태를 보인다. 위 그림1과 같다.

b. 이소프로필알코올(IPA)로 용접판을 청소하고 255oc 주석욕에 5초 동안 담가둔다.검증 목적: 이물질 오염으로 주석이 촉촉하지 않은 경우 IPA 세척 후 주석을 촉촉하게 할 수 있다.결론: IPA 세척은 용접판의 주석에 불리하다. 이는 용접판의 주석의 실효가 이물질 덮개로 인한 것이 아니라는 것을 설명한다. [3] 그림2와 같다.

2 IPA 세척 전후 주석 깔기 비교

c. 윤습성이 떨어지는 용접판을 염산으로 세척하고 255oc 주석욕에 5초간 담가둔다.검증 목적: 용접판 산화로 주석이 촉촉하지 않으면 염산 세척 후 주석을 촉촉하게 할 수 있다.결론: 염산으로 세척한 후 용접재의 윤습이 양호하여 미윤습 용접판 표면에 금속산화물이 존재하여 용접재가 용접 과정에서 윤습할 수 없음을 나타낸다[3].

3 염산 세척 전후 주석 깔기 비교

d. 용접 거부 위치는 EDS 분석을 수행해야 합니다.검증 목적: 용접판 표면의 불량 위치의 원소 구성을 분석하여 주석 응용 불량의 근본 원인을 확정한다.결론: 용접판이 없는 구역에서 구리는 절대적인 우세를 차지하는데 이는 그것이 용접재로 덮여있지 않고 기타 금속오염도 없다는것을 말해준다.그림 4에서 볼 수 있듯이 용접 공정과 공기 중의 성분의 영향[3]으로 인해 용접 불량 구역의 용접 가장자리 구역에 탄소, 산소 등 원소가 존재한다.

4 불량 포지션의 EDS 분석

e. PCB 용접성 테스트.IPC j-std-003b에서 A1을 테스트하는 방법에 따라 PCB 광학판과 광학판이 같은 순환에서 한 번 회류용접을 시뮬레이션한 후 용접성을 테스트해야 한다.검증 목적: 광활판과 아날로그 회류로 사이의 PCB 용접성을 비교합니다.결론: 동주기 PCB 램프 플레이트 용접판 도금이 양호하고 외관이 IPC 요구에 부합된다. 그림 5와 같다.한 번의 환류 후, OSP 필름의 열화는 얇아지고, PCB의 용접성은 나빠지고, 일부 용접판의 윤습 불량은 그림 6과 같다.

4.1 개선 조치 4.1 적합한 OSP 약제를 선택한다.OSP 재료는 솔향, 활성수지, 졸의 세 가지 유형이 있다.현재 가장 널리 사용되는 것은 테트라졸 OSP이다.테트라졸 OSP는 약 6세대 동안 개선되었으며, 현재 분해 온도는 354.9도 [4, 5] 에 달할 수 있으며, 무연 공정과 여러 차례 환류 용접에 적합하다.PCB를 생산하기 전에 제품의 생산 공정에 따라 적합한 약액을 선택해야 한다.

4.2 PCB 생산 과정에서 OSP 필름의 두께와 균일성을 엄격히 통제해야 한다.OSP 프로세스의 핵심은 보호 필름의 두께를 제어하는 것입니다.박막의 두께가 너무 얇고 내열진성이 떨어진다.환류 용접 시 박막은 고온, 갈라짐, 얇아짐을 감당할 수 없어 용접판의 산화를 일으키기 쉬우며 용접성에 영향을 미친다;필름 두께가 너무 두꺼우면 용접 과정에서 용해와 피용접제로 잘 제거되지 않아 용접 불량이 발생할 수도 있다.

4.2.1 OSP 플레이트 생산 공정: 배판-기름제거-워싱-미세부식-워싱-예침재-DI 워싱-건조-상보호막(OSP)-건조-DI 워싱-건조-건조-건조-건조-클리닝

4.2.2 OSP 막의 두께에 영향을 주는 주요 요인 A. 기름 제거.탈지 효과는 성막의 질에 직접적인 영향을 준다.기름을 잘 제거하지 못하면 성막의 두께가 고르지 않다.한편으로 용액을 분석하여 농도를 공정 범위 내에서 조절할 수 있다.한편, 탈지 효과가 좋은지 확인한다.만약 탈지 효과가 좋지 않다면, 제때에 탈지액을 교체해야 한다.

b. 미침식.미식각의 목적은 성막에 사용되는 거친 구리 표면을 형성하는 것이다.미식각의 두께는 성막 속도에 직접적인 영향을 준다.안정적인 막 두께를 형성하기 위해서는 미식각 두께의 안정성을 유지할 필요가 있다.일반적으로 미식각 두께는 1.0∼1.5um으로 조절하는 것이 적합하다. 각 반에서 생산하기 전에 미식각 속도를 측정하고 미식각 속도에 따라 미식각 시간을 정해야 한다.

c. 예비 침출재.사전 침출재는 염소 이온 등 유해 이온이 OSP 원통 용액을 파괴하는 것을 방지할 수 있다.OSP 프리패치 롤러의 주요 기능은 OSP 필름 두께의 형성을 가속화하고 OSP 롤러에 미치는 다른 유해 이온의 영향을 처리하는 것입니다.예비 침출재 용액에는 적당량의 구리 이온이 함유되어 있어 복합 보호막의 형성을 촉진하고 침출 시간을 단축시킬 수 있다.일반적으로 알킬벤젠과 마이졸은 예용제 용액에서 구리 이온의 존재로 인해 구리 이온과 어느 정도 접합이 발생했다고 생각한다.일정한 집적도를 가진 배합물이 구리표면에 퇴적하여 복합막을 형성할 때 짧은 시간내에 더욱 두꺼운 보호층을 형성할수 있기에 복합촉진제의 역할을 한다.만약 예비침출재에 알킬벤젠과 마이졸 또는 류사성분 (마이졸) 의 함량이 아주 작다면 동이온이 과량일 때 예비침출재용액은 너무 일찍 로화되여 교체해야 한다.따라서 예비 침출재 벽돌의 농도와 시간을 중점적으로 통제할 필요가 있다.

d.OSP 주성분의 농도.알킬벤조마이졸 또는 유사성분(미졸)은 OSP 용액 중 주요 성분으로 농도가 OSP 막의 두께를 결정하는 관건이다.생산 과정에서 OSP 용액의 농도를 모니터링해야 한다.

e. 용액의 PH값.pH 값의 안정성은 필름 생성 속도에 큰 영향을 미칩니다.pH 값의 안정성을 유지하기 위해 용액 탱크에 일정량의 완충액을 넣는다.일반적으로 pH 값이 2.9로 제어되는 경우

3.1 중간 두께의 촘촘하고 균일한 OSP 필름을 얻을 수 있다.pH 수치가 높고 pH> 5가 되면 알킬벤젠과 마이졸의 용해도가 낮아지고 기름이 침전된다.pH 값이 낮고 pH<2>이면 형성된 막이 부분적으로 용해됩니다.따라서 pH 값을 중점적으로 모니터링할 필요가 있다.

f. 용액의 온도.온도의 변화는 성막속도에도 큰 영향을 미친다.온도가 높을수록 성막 속도가 빨라진다.따라서 OSP 탱크의 온도를 제어할 필요가 있습니다.

g. 성막 시간.확정된 OSP 탱크 액체 구성, 온도 및 pH 값에서 성막 시간이 길수록 성막 시간이 두꺼워진다.따라서 성막 시간을 조절할 필요가 있다.

4.2.3 OSP 막의 두께 측정 현재 대부분의 PCB 공장은 자외선 분광기를 사용하여 OSP 막의 두께를 측정한다.OSP 막에서 자외선 영역에서 미졸 화합물의 강한 흡수 특성을 이용한 다음 최대 흡광도를 측정해 OSP 막 두께를 계산하는 원리다.이 방법은 간단하고 실행하기 쉬우나 테스트 오차가 비교적 크다.또 다른 방법은 FIB 기술을 사용하여 OSP 필름의 실제 두께를 측정하는 것입니다 [6].PCB 제조업체는 OSP 필름 두께가 표준 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 생산 과정에서 OSP 필름의 두께를 감지하고 제어하는 적절한 방법을 사용해야합니다.

4.3 OSP 패널의 포장과 저장 요구 사항은 OSP 필름이 매우 얇기 때문에 고온 고습 환경에 장시간 노출되면 PCB 표면이 산화되어 용접성이 떨어진다.환류 용접 공정 후 PCB 표면의 OSP도 갈라져 얇아져 PCB 동박이 산화하기 쉽고 용접성이 떨어진다.

4.3.1 OSP 패널 포장 요구사항: OSP 패널의 재료는 진공 포장을 하고 건조제와 습도 표시카드를 첨부해야 한다.PCB 보드 사이에는 스크래치나 마찰로 OSP 필름이 손상되지 않도록 분리지를 사용해야 합니다.

4.3.2 OSP 보드는 햇빛에 직접 노출되어서는 안 된다.상대습도가 30~70%, 온도가 15~30도인 환경에 6개월 이하 보관해야 한다.전용 방습장을 사용하여 보관하는 것이 좋습니다.PCB가 습기가 차거나 유통기한이 지나 구울 수 없으면 PCB 공장으로 되돌아가 OSP 재작업을 할 수밖에 없다.

4.4.SMT A구역 OSP판 사용 및 주의사항 PCB를 열기 전에 PCB 패키지가 손상되었는지, 습도 표시 카드가 변색되었는지 확인한다.손상되거나 변색된 경우에는 사용할 수 없습니다.봉인 해제 후 8시간 이내에 온라인 생산이 필요합니다.밀봉되지 않은 것을 가능한 한 많이 사용하는 것을 권장합니다.미완성 또는 끝자리 PCB는 즉시 진공 포장해야 합니다.

b. SMT 작업장의 온도와 습도를 제어할 필요가 있습니다.권장 작업장 온도: 섭씨 25±3도, 습도: 50±10%.생산 과정에서 PCB 용접판 표면에 맨손으로 직접 접촉하는 것을 금지해 땀 오염, 산화, 용접 불량을 방지한다.

c. 용접고를 사용하여 인쇄한 PCB는 가능한 한 빨리 붙여야 하고 부속품은 용광로를 통과해야 한다.인쇄 오류나 설치 문제로 인한 세판을 피하십시오. 세판은 OSP 필름을 손상시킬 수 있기 때문입니다.접시를 깨끗이 씻어야 한다면 고휘발성 용제에 담그거나 씻는 것은 허용되지 않는다.알코올 75% 가 묻은 부직포로 용접고를 닦는 것이 좋습니다.청소 후 PCB는 2시간 이내에 용접을 완료해야 합니다.

d.SMT 단면 패치가 완료되면 2면 SMT 컴포넌트는 24시간 이내에 설치해야 하며 침수(플러그) 컴포넌트의 선택적 용접 또는 웨이브 용접은 최대 36시간 이내에 완료해야 합니다.

e. OSP 표면 처리 후 PCB의 유동성이 다른 표면 처리 PCB 연고보다 떨어지기 때문에 용접점은 구리가 쉽게 드러난다.설계에서 철망의 개구부를 적당히 늘릴 수 있다.패드에 따라 1: 1.05 또는 1: 1.1로 구멍을 내는 것이 좋으나 칩 부품의 주석 방지 처리에 주의해야 한다.

f. OSP 보드 환류의 피크 온도 및 환류 시간이 용접 품질을 충족하는 경우 가능한 한 공정 창의 하한선에서 벗어나는 것이 좋으며 피크 온도 및 용접 시간은 가능한 한 낮아야 합니다.듀얼 패널을 생산할 때는 OSP 필름에 대한 고온의 손상을 줄이기 위해 한쪽 면 (소형 부품 측) 의 온도를 적당히 낮추고 양쪽 측면의 온도를 각각 설정하는 것이 좋습니다.가능하다면 질소를 생산하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 양면 OSP PCB 보드 2측 용접판의 산화 용접 불량을 효과적으로 개선할 수 있습니다.

5. 결론은 OSP 표면 처리의 PCB 용접 불량에 영향을 주는 요소는 매우 많다. 예를 들어 OSP 부분의 성분과 품질, OSP 필름의 두께와 균일성, OSP 판의 포장과 저장, SMT 부분의 사용과 시간 제어, 생산 과정에서의 공정 매개 변수(예를 들어 와이어망 개구, 난로 온도 등),OSP 용액의 품질과 OSP 필름의 두께와 균일성은 용접 품질을 보장하는 전제입니다.이러한 PCB 제조 문제로 인한 용접 결함은 SMT 생산 과정에서 공정 방법으로 해결하기 어렵거나 심지어 불가능합니다.따라서 양호한 용접 품질을 향상시키고 확보하기 위해 PCB 공장은 PCB 제조의 핵심 공정 매개변수를 엄격히 통제하여 OSP 필름의 품질과 PCB 생산 품질을 확보해야 한다;생산 후 PCB는 OSP 보드의 요구에 따라 엄격히 포장하고 저장해야 한다;SMT는 사용 시간에 따라 엄격히 통제해야 합니다.와이어망 개도, 난로 온도 등 공정 매개변수를 제어하고 최적화하여 완벽한 OSP PCB 보드 생산 공정을 제정한다.