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1、ENTEK PLUS CU-106A 印刷電路板銅面有機印刷電路板銅面有機保焊劑保焊劑(OSP)介紹介紹有機保焊劑 (Organic Solderability Preservatives;OSP) (Organic Surface Protectant;OSP)http:/ 業界俗稱的 Entek 是指美商 Enthone 公司近年來所提供一種“有機護銅劑”之濕製程技術,目前正式的商品名稱是 Entek Plus CU-106A。事實上這就是“有機保焊劑”(Organic Solderability Preservatives;OSP)各類商品的一種(其餘如歐洲流行的 Shercoat，以及
2、日本流行的 Cucoat 等)，是綠漆後裸銅待焊面上經塗佈處理，所長成的一層有機銅錯化物的棕色皮膜，電路板製程分類法將其歸之為表面終飾 Final Finish。 http:/ OSP 製程的反應原理，是“苯基三連唑”BTA(Benzo-Tri-Azo)之類的化學品，在清潔的銅表面上,形成一層錯合物式具保護性的有機物銅皮膜(均 0.35m或 14in)。一則可保護銅面不再受到外界的影響而生鏽；二則其皮膜在焊接前又可被稀酸或助焊劑所迅速除去，而令裸銅面瞬間仍能展現良好的焊錫性；故正式學名稱之為“有機保焊劑”即著眼於後者之功能。 目前 OSP 各種商品均已經過多次改進,實用上均可耐得住數次高溫高濕
3、環境的考驗，得以維持不錯的焊錫性。故而某些講究焊墊平坦性的主機板，與面積較大的附加卡(Add-on card)等板類，其等焊墊處理已逐漸選用 OSP 製程，其目的當然是針對 SMT 錫膏印刷與引腳放置平穩性的考量。實際上其操作成本並不比噴錫便宜,不過在整體環保上似較有利http:/ OSP(Entek)流程後,該等鍍金表面上也會生長出一層薄淺棕色的異常皮膜，不過在走過IR reflow 後此淺棕色的異常皮膜會被去除.,然而一般比較挑剔外觀的用戶則很難放心允收。http:/ PLUS CU-106AENTEK PLUS 是一種具有選擇性保護銅面而又能維持是一種具有選擇性保護銅面而又能維持銅墊及貫
4、穿孔銅面之焊接性能的有機保焊劑銅墊及貫穿孔銅面之焊接性能的有機保焊劑(OSP-Oragnic Solderability Preservative) 在採用在採用SMD表面黏裝及混合安裝技術時對表面黏裝及混合安裝技術時對 銅面提供一耐熱保護銅面提供一耐熱保護,防止銅面氧化而影防止銅面氧化而影 響其焊接性能響其焊接性能. 是熱風平整是熱風平整(HAL)及金屬表面之替代技術及金屬表面之替代技術.http:/ PLUS CU-106A事實上事實上 Entek 之所以能夠讓銅面抗氧化而不鏽，之所以能夠讓銅面抗氧化而不鏽，除了皮膜厚度的保護外除了皮膜厚度的保護外,結構式胺環上的鍊狀衍生物結構式胺環上的鍊
5、狀衍生物“R Group”,也決定了皮膜的保護能力與防止氧氣滲透也決定了皮膜的保護能力與防止氧氣滲透的功效。不過但此層皮膜卻與各種助焊劑遭遇時，的功效。不過但此層皮膜卻與各種助焊劑遭遇時，卻仍可保持其等應有的活性，換句話說此種皮膜仍卻仍可保持其等應有的活性，換句話說此種皮膜仍可被助焊劑所清除，進而使清潔的銅面展現其良好可被助焊劑所清除，進而使清潔的銅面展現其良好的焊錫性。的焊錫性。http:/ 護銅性化學品溶液先在銅面上擴散形護銅性化學品溶液先在銅面上擴散形 成皮膜成皮膜.2. 銅面吸收上述反應物銅面吸收上述反應物.3. 出現化學反應出現化學反應.http:/ 沉積基本原理沉積基本原理1.與表
6、面金屬銅產生絡合反應與表面金屬銅產生絡合反應.2.形成有機物形成有機物 - 金屬鍵金屬鍵(約約1500AO 厚厚,0.15微米微米) 硬度可達硬度可達5H以上以上3.在在BENZIMIDAZOLE上加厚至要求厚度上加厚至要求厚度.http:/ 防止氧化劑防止氧化劑(Anti-Oxidants) - ENTEK CU-56 松香樹脂類有機預焊劑松香樹脂類有機預焊劑(Rosin/Resin Pre- Fluxes) 水溶性預焊劑水溶性預焊劑 - 有機保焊劑有機保焊劑 (OSP) - ENTEK PLUS CU-106Ahttp:/ 與與 Cu-106A比較比較Cu-56為為 Mono Layer
7、Cu只適合單次reflow CuCu-106A為為Multi-Layer適合多次reflow(35次)http:/ Surface Treatment之比較之比較Immersion goldSPEC.工工 作作 原原 理理浸金浸金/化金化金Ni : 120u”(min)Au : 2u”(min)Hot air Leveling噴噴 錫錫Entek (OSP)(保焊劑保焊劑)100u”(min) 8u“ 20 20u” (0.20.5um)利用氧化利用氧化 還原電位高還原電位高 低原理低原理,將鎳將鎳(Ni)離子離子 金金(Au)離子沉積在銅面上離子沉積在銅面上.將高溫融錫融焊在銅面上形成銅將高
8、溫融錫融焊在銅面上形成銅-錫合金錫合金,藉藉高壓風刀將多餘融錫吹除高壓風刀將多餘融錫吹除.將有機保焊劑均勻塗佈在銅面上將有機保焊劑均勻塗佈在銅面上,形成保護形成保護膜膜.http:/ (水溶性水溶性)厚厚 度度壽壽 命命可配合使用可配合使用之助焊劑之助焊劑IR Reflow次數次數50 -200 Ao3-6月月1-2 微米微米0.2-0.5 微米微米(2000 -5000 Ao)6 個月個月6 個月個月一一 次次最高最高 三三 次次最最低低 三三 次次所有類型所有類型松香松香/樹脂樹脂所有類型所有類型http:/ (水溶性水溶性)松香樹脂松香樹脂預焊劑預焊劑雙面雙面SMT表面黏著表面黏著-松香
9、型松香型防止氧化劑防止氧化劑助焊劑類別助焊劑類別-免洗型免洗型-水溶性型水溶性型單面波峰焊單面波峰焊-松香型松香型-免洗型免洗型-水溶性型水溶性型 = 優優 , = 良良 , = 可可 , X = 劣劣X XX Xhttp:/ (水溶性水溶性)松香樹脂松香樹脂預焊劑預焊劑-松香型松香型防止氧化劑防止氧化劑助焊劑類別助焊劑類別-免洗型免洗型-水溶性型水溶性型混合技術混合技術-松香型松香型-免洗型免洗型-水溶性型水溶性型 = 優優 , = 良良 , = 可可 , X = 劣劣 XX雙面波峰焊雙面波峰焊XX XX http:/ Surface Treatment之優之優 缺點比較缺點比較* 表表 “
10、優勢點優勢點”項項 目目Hot Air LevelingEntek (Cu 106A)平整性平整性IMC介面合金化合物介面合金化合物方法方法(影響焊錫性影響焊錫性)製程環保問題製程環保問題耐高溫耐高溫(IR REFLOW)ImmersionGold儲存時間儲存時間價格價格* Good* GoodBad* 無無有有有有* 無無有有有有三三 次次* 多次多次* 多次多次* 6 個月個月* 6個月個月* 6個月個月* 較低較低* 較低較低高高http:/ IN DIFFERENT FINISH TYPEFinishENTEK Cu-106AENTEKCu-56ImmersionGoldSelecti
11、veSolderHALFusingpropertiesOrganicOrganicEL-Ni/AuPlating Sn/PbreflowFusing Sn/PballoyPlating Sn/PbreflowflatnessGoodGoodGoodFairBadFair1.Shelf lifehalf year1.Shelf lifehalf year1.High cost1.High cost1.Uneven1.S/M fold2.Solder potcontamination2.Longprocess2.IMC2.S/M peeling2.Easy scratch 2.Easy scrat
12、ch3.Can notbaking andaging3.Difficultycontrol3.ThermalShock3.Excesssolder3.Only singlesoldering4.Insutablefine pitch4.IMC5.Organicsolvent IPA5.Insuitablefine lineConcernPointhttp:/ Cu-106AENTEKCu-56ImmersionGoldSelectiveSolderHALFusing1.Flatness1.Flatness1.Flatness1.Sn/Pb thick& flat1.Low cost1.Heav
13、y boardCharacteristicfeature2.No IMC2.No IMC2.COB2.Thin IMC2.Popular3.Low cost3.Low cost3.Free solderpaste printing3.GoodsolderabilityApplication1.Double SMT1.One time IRor wavesoldering1.COB1.Fine pitchBack panel2.Fine pitchWavesoldering2.TABCOMPARISON IN DIFFERENT FINISH TYPEhttp:/ Process Sequenc
14、eProcess StepCharacteristicMeasurement MethodCleanerConcentrationTemperatureLab TitrationDigital ReadoutWater RinseMicroetchEtch rate Concentration Cu Content TemperatureWeight loss Lab TitrationLab TitrationDigital ReadoutWater Rinsehttp:/ Process SequenceProcess StepCharacteristicMeasurement Metho
15、dH2SO4H2SO4 ConcentrationLab TitrationWater RinseWater RinseConcentrationTotal AcidityPH TemperatureDeposition ThicknessLab TitrationLab TitrationPH meterDigital ReadoutLab TitrationENTEKWater RinseDryhttp:/ 產品對裝配線之優點產品對裝配線之優點 提高線路板之生產能力提高線路板之生產能力(與與HAL板比較板比較) - SMT之銅墊表面平整之銅墊表面平整 - 有利於網印錫膏有利於網印錫膏 -
16、可控制錫膏量可控制錫膏量 - 明顯減低精密零件移位之機會明顯減低精密零件移位之機會 - 提高一次過把零件焊接成功之比率提高一次過把零件焊接成功之比率http:/ 產品對裝配線之優點產品對裝配線之優點 與與SMT及混合焊接技術相容及混合焊接技術相容 與與所所有類型之助焊劑相容有類型之助焊劑相容 提高線路板之可靠度提高線路板之可靠度 - 減低離子污染減低離子污染 - 加強加強SMT零件焊接之強度零件焊接之強度 - 保持線路板之線性穩定性保持線路板之線性穩定性(X-Y軸軸) - 保持線路板之結構穩定性保持線路板之結構穩定性(Z-軸軸)http:/ 錫膏錫膏 - 與所有類型都相容與所有類型都相容 (包
17、括有機酸包括有機酸(OA),松香輕度活躍松香輕度活躍(RMA),不用不用 清洗清洗(NC)及不用清洗低固體含量及不用清洗低固體含量(LR)型型) 去除去除 - 可使用任何有機溶劑去除可使用任何有機溶劑去除Entek (酒精酒精,IPA, 酸性溶劑酸性溶劑)http:/ 雙波焊雙波焊 - 與所有類型之助焊劑都相容與所有類型之助焊劑都相容(包括有機酸包括有機酸(OA), 松香輕度活躍松香輕度活躍(RMA)及合成活躍型及合成活躍型(SA) - 基本上低固體含量基本上低固體含量,不用清洗之助焊劑不用清洗之助焊劑(LSF) 活性比松香型稍差活性比松香型稍差. * 過完過完wavesoldering 後後
18、,Entek 已已經被去除經被去除.http:/ 產品產品Assembly注意事項注意事項1. 最好最好 6 個月內上件完畢個月內上件完畢.2. Fiducial Mark 為裸銅為裸銅,CCD對比需調整對比需調整.http:/ 產品產品Assembly注意事項注意事項3. Assembly 前不烘烤前不烘烤,使用前才拆封使用前才拆封,最好最好 在在 24 hrs內內上件完成上件完成(單面單面SMD), 或於第一面上件完成後或於第一面上件完成後 24 hrs 內上完內上完 第第2面面(Notebook) *若有需要烘烤時請不要超過若有需要烘烤時請不要超過1小時小時(150)http:/ Ass
19、embly 後露出之裸銅部份後露出之裸銅部份,最好噴上一最好噴上一 層層Epoxy或印或印Solder paste (Test pad, Test via , Tooling hole ).ENTEK 產品產品Assembly注意事項注意事項http:/ 板子之儲存壽命板子之儲存壽命 6 個月個月(環境環境:2030,4070%相對相對 濕度濕度). 比其它類型之保焊膜更堅固比其它類型之保焊膜更堅固. 可以重工可以重工.http:/ (microns)Heat Treatment Time (hours)024680.050.300.350.250.200.150.10Entek Plus C
20、u-106A Thickness vs Heat Treatment Time at 150http:/ Plus Cu-106A COATING THICKNESS ON COPPER AND GOLD # OF SMT Reflows 0 00.10.10.20.20.30.30.40.40.50.50 01 13 3MicronsCopperGold0.30.30 00.330.330.020.280.280 0http:/ Plus Cu-106A ENTEK THICKNESS(MICRONS) 0.380.380.320.320.50.50.420.421.11.10.850.85
21、0.90.91.21.2CONTACT RESISTANCE VS. ENTEK PLUS THICKNESS Mili-ohms0 00.20.20.40.40.60.60.80.81 11.21.21.41.41.61.61.81.82 20.030.030.040.040.080.080.10.10.170.170.20.20.30.30.550.55http:/ 論論: G/F 板子板子Gold finger處處外觀外觀會受影響會受影響,但無功能問題但無功能問題 Entek有阻值影響有阻值影響,ASSEMBLY後後,注意測試問題注意測試問題, 建議使用尖針或爪針測試建議使用尖針或爪針測試(只作只作IR REFLOW且且TEST PAD 無錫狀況無錫狀況) Assembly 前不烘烤前不烘烤,使用前才拆封使用前才拆封,最好在最好在 24 hrs 內內上件完成上件完成(單面單面SMD),或於第一面上件完成後或於第一面上件完成後 24 hrs 內上完第內上完第2面面(Notebook),若有狀況時若有狀況時,建議先建議先 將板子置放於環境較佳處將板子置放於環境較佳處,以延長上件時間以延長上件時間. http:/
