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表面(OSP，化W金)
14.1 前言
aUL期以戆缪葜Ｗo~面，S持焊性的角色， 熔a板到a板，凳旯怅链耍龅o法克服的y}，非得用替代u程不可：
A. Pitch 太造成架(bridging)
B. 焊接面平坦要求日
C. COB(chip on board)板大量O使用
D. h境污染本章就煞N最常用u程OSP及化W金介B之
14.2 OSP
OSP是Organic Solderability Preservatives 的Q，中g橛C保焊膜，又Qo~⑽囊喾Q之Preflux，本章就以o~┓Q之。
14.2.1
N及流程介B
A. BTA(苯三氯唑)：BENZOTRIAZOLE
BTA是白色淡So嗅之晶罴粉，在酸|中都很安定，且不易l生氧化原反芘c金傩纬砂捕衔铩ENTHON⒅莒都状寂c水溶液中出售，作~面抗氧化(TARNISH AND OXIDE RESIST)，商品名CU-55及CU-56，CU-56碇~面可a生保o膜，防止裸~迅速氧化。操作流程如表14.1。
B. AI(烷基咪唑) ALKYLIMIDAZOLE PREFLUX是早期以ALKYLIMIDAZOLE作樽o~┒_始，由日本四W公司首先_l之商品，於1985年申＠渺段g刻阻(ETCHING RESIST)，但由於色呈透明zy不易，未大量使用。其後推出GLICOAT等，S由其衍生而怼
GLICOAT-SMD(E3)具以下特性：
－c助焊┫嗳荩S持良好焊a性
－可耐高徜Ia流程
－防止~面氧化
操作流程如表14.2。
C. ABI (烷基苯咪唑) ALKYLBENZIMIDZOLE
由日本三和公司_l，品名CUCOAT A ，橐环N耐裥妥o~Ｄ芘c~原子a生e合物 (COMPLEX COMPOUND)，防止~面氧化，c各a膏皆相容，稿a性有正面效果。操作流程如表14.3。
D.目前市售相Pa品有以下N代表S家：
醋酸{整系y：
GLICOAT-SMD (E3) OR (F1)
WPF-106A (TAMURA)
ENTEK 106A (ENTHON)
MEC CL-5708 (MEC)
MEC CL-5800(MEC)
甲酸{整系y：
SCHERCOAT CUCOAT A
KESTER
大半槭钩砷L速率快而升夭僮鳎蛑舭l快速，PH控制不易，PH提高rеMIDAZOLE不溶而a生Y晶，PH{回。一般裼么姿(ACETIC ACID)或甲酸 (FORMIC ACID){整。
14.2.2
有C保焊膜一般s0.4μm的厚度就可以_到多次熔焊的目的，m然廉r及操作渭，但有以下缺c：
A. OSP透明不易y量，目亦y以z查
B. 膜厚太高不利於低固含量，低活性免洗a膏作I，有利於焊接之Cu6Sn5 IMC也不易形成
C. 多次Mb都必在含氮h境下操作
D. 若有局部金再作OSP，t可能在其操作槽液中所含的~练e於金上，δ承┊a品纬}
E. OSP Rework必特e小心
14.3 化W金
14.3.1基本步E
脂→水洗→中和→水洗→微g→水洗→A浸→Z活化→吹拌水洗→o→崴础 o金→回收水洗→後硭础
14.3.2o
A. 一般o分"置Q式"c"自我催化"式其配方O多，但不何者仍以高劐悠焚|^佳
B. 一般常用的}槁然(Nickel Chloride)
C. 一般常用的原┯写瘟姿猁}(Hypophosphite)/甲醛(Formaldehyde)/氨 (Hydrazine)/硼寤衔(Borohydride)/硼浠衔(Amine Borane)
D. 螯合┮仕猁}(Citrate)最常。
E. 槽液酸|度需{整控制，鹘y使用氨水(Amonia)，也有配方使用三乙醇氨(Triethanol Amine)，除可{整PH及比氨水在高叵路定，同r具有c仕徕cY合共殒金衮规可利有效地沉e於件上。
F. x用次磷二溻c除了可降低污染}，其所含的磷悠焚|也有O大影率。
G. 此榛W槽的其中一N配方。
配方特性分析：
a. PH值的影：PH低於8谢岈F像l生，PH高於10蟹纸獍l生，α缀考俺 e速率及磷含量Ko明@影。
b.囟鹊挠绊：囟扔绊析出速率很大，低於70°C反哽95°C速率快而o法控制.90°C最佳。
c.M成舛戎仕徕c含量高，螯合舛忍岣撸练e速率S之下降，磷含量tS螯合 舛仍黾佣撸掖及毕到y磷含量甚至可高到15.5%上下。
d.原┐瘟姿岫溻c舛仍黾映练e速率S之增加，但超^0.37M後槽液有分解F像， 因此其舛炔豢蛇^高，^高反而有害。磷含量t和原╅g]有明_PS，因此一般 舛瓤刂圃O.1M左右^洽。
e.三乙醇氨舛绊拥牧缀考俺练e速率，其舛仍龈吡缀拷档统练e也慢， 因此舛缺３旨s0.15M^佳。他除了可以{整酸|度也可作金衮┲
f.由探得知仕徕c舛茸魍ó{整可有效改恿缀
H. 一般原┐蠓深：
次磷酸二溻c(NaH2PO2H2O，Sodium Hypophosphate)系列及硼浠c(NaBH4，Sodium Borohydride)系列，硼浠crF因此市面上多以次磷酸二溻c橹 一般公J反椋
[H2PO2]- + H2Oa H+ +[HPO3]2- + 2H(Cat) -----------(1)
Ni2+ + 2H(Cat)a Ni + 2H+----------------------------------(2)
[H2PO2]- + H(Cat)a H2O + OH- + P----------------------(3)
[H2PO2]- + H2Oa H+ + [HPO3]2- + H2------------------(4)
~面多呈非活化性表面槭蛊洚a生性以_到"㈠"之目的~面裣乳LoZ的方式反杏辛坠参龉剩4-12%含磷量槌Ｒ。故量多r邮性磁性，脆性光稍黾樱欣犁n不利打及焊接。
14.3.3o金
A. o金分"置Q式金"c"o金"前者就是所^的"浸金"(lmmersion Gold plating) 颖∏业酌驽M即停止。後者接受原┕子故可使永^m增厚o。
B. 原反拘允椋哼原半反Au+ + e- + Au0 氧化半反: Reda Ox + e- 全反:：Au+ + Red aAu0 + Ox.
C. 化W金配方除提供S金碓吹腻e合物及促成原的原必阌抿捕⒕n┘芭┑炔拍馨l]效用。
D. 化W金配方M成及功用：
E. 部份研究蟾骘@示化W金效率及品|的改善，原┑倪x用是PI，早期的甲醛到近期的硼浠衔铮渲幸耘浠最普遍效果也佳，若c他N原K用效果更理想。代表反饺绾螅
原半反Au(CN)-2 + e-a Au0 + 2CN-
氧化半反剑BH4- + H2O a BH3OH- + H2
BH3OH- + 30H- a BO2- + 3/2H2 + 2H20 +3e-
全反剑BH3OH"+3AU(CN)z"+30H-， BOz吐 + /2Hz+2H，0 +3Auo 6CN-
F. 又练e速率S溲趸及原舛群筒靥岣叨嵘S氰化舛仍黾佣档汀
G. 已商I化的u程操作囟榷9O℃左右，Σ牧习捕ㄐ允且淮罂简。
H. 路底材上若l生M向成L可能a生短路的危U
I.薄金易有疏孔易形成Galvanic Cell Corrosion K。薄金邮杩}可由含磷後礅g化方式解Q。
14.3.4u程重c：
A. |性脂：
榉乐光Z沉er向M向U散，初期使用仕嵯登ａ嵋蚓G漆有疏水性，且|性清┬Ч州^佳，同r榉乐顾嵝郧┛赡茉斐傻你~面g化，故窳姿猁}系直非x子性清匀菀浊逑樵V求。
B. 微g：
其目的在去除氧化@得新r~面，同r_到^Υ侄燃s0.5-1.0μm之~面，使得金後仍能@得相粗度，此Y果有助打r之拉力。配槽以SPS 150g/l加少量}酸，以保持氯 x子s2OOppm 樵t，以提高g刻效率。
C. ~面活化恚
Zs3ppm，操作s40℃，一分，由於氯化Z~面g化比硫化Z榭欤榈幂^好的Y合力自然是硫化Z^m。由於Z作用同r猩倭Cu+a生，它可能原成Cu也可能 氧化成Cu++，若成殂~原子t沉e绊Z原。槭光Z原利有吹拌，L量s 0./~O.15M3/M2*min以上，促使~x子氧化K出子以原Z，完成o沉e的幼鳌
D. 活化後水洗：
榉乐规U散，清除路g之Z至橹匾烈水洗也有人用稀}酸浸n以D化死角的硫化Z防止U散。榇龠M原，崴A浸⒂兄冻砷L及均蛐裕湎敕ㄔ谔岣呋 性使大小面e及高低翰罱砸蛱岣呋钚远共町小以_到均一的目的。
E. o：
操作囟85±5℃ ，PH4.5~4.8，舛燃s4.9~5.1 g/lg，槽中３宙舛鹊挽5.5 ，否t有溲趸盏目赡埽舻挽4.5g/lt速p慢，正常析出15μm/Hr，Bath loadingt３旨s0.5~1.5)dM2/l，液以5 g/l舒量^5Turn即必更槽否t析出品|差。槽可以316不Pu作，槽w事先以50%硝酸g化，K以槽壁 外加解O以防止沉e，O可接於拌~通以0.2~0.4 A/M2(0.018~0.037 ASF)低 流，但注意不能在~^a生馀莘t代表流太或犹癖仨邸＝ㄔ〔 作S持在PH=5~4.7g，可用NaOH或H2S04{整，PH低於4.8霈F混幔垡豪匣PH 操作u提高才能S持正常析出速度。因路底部樗澜牵琢糁梅崴舻|，因此G漆可能a生不利影，必以加拌及震邮|及馀萑コ
F. o磷含量：
一般o多以"次磷酸二溻c"檫原叔幸欢康牧准s4~6%，且部份呈Y晶睢？嗪吭6~8% 中含量t多党史墙Y晶睿高_12%的以上t乎全呈非Y晶M。就打而言，中磷含量及硬度在500~600HV最佳，焊a性也以9%最好。一般在添加四回後析出磷含量就_到10%]Q槽，打用厚度130μ以上。
G. o金：
以仕殄e合┑幕W金槽，含金5g/l，槽w以PP椴馁|。PH=5.1~5.3r可c~作用，PH=4.5~4.8r可c作用行金，PH可以仕嵴{整之。一般操作囟仍85℃，厚度乎Ｖ乖2.5μ"左右，大s五分就可_到此厚度，高的囟裙倘豢杉涌斐砷L但因Y晶粗反而防g能力^差。由於大半裰Q反虼胁簧俚逆溶入液中，良好的管理最好不要舛瘸^2OOppm，到40Oppmr金偻庥^及附著力都差，踔磷G黑，此r必更槽。金槽~x子O敏感，2Oppm以上析出就prеυ龃蟆ｅ後也不宜久置，以免因g化而o法析，故後水洗完速M入金槽，有r榱颂囟rt作10%仕峤菰龠M入金槽也能改善一些Y合力。
金後的面仍y免有部份疏孔，此件水洗後仍一道封孔恚绱丝墒沟渔有C磷的碓黾悠淠臀g性。
14.4 YZ
A. OSPu程成本最低，操作便，通常Kzy完，包b前作I之。但此u程因b配S修改O浼把u程l件且重工性^差因此普及度仍不佳有待p方努力。
B. 化金u程t因成本O高，i定某些I域的板子如COB，IC Substrate等，不占盎
C. 目前也有其它^低成本而仍有化金功能之a品如Pd/Ni，Sn， Organic Silver等，以後m僮鎏接。
[em11][em11]
14.1 前言
aUL期以戆缪葜Ｗo~面，S持焊性的角色， 熔a板到a板，凳旯怅链耍龅o法克服的y}，非得用替代u程不可：
A. Pitch 太造成架(bridging)
B. 焊接面平坦要求日
C. COB(chip on board)板大量O使用
D. h境污染本章就煞N最常用u程OSP及化W金介B之
14.2 OSP
OSP是Organic Solderability Preservatives 的Q，中g橛C保焊膜，又Qo~⑽囊喾Q之Preflux，本章就以o~┓Q之。
14.2.1
N及流程介B
A. BTA(苯三氯唑)：BENZOTRIAZOLE
BTA是白色淡So嗅之晶罴粉，在酸|中都很安定，且不易l生氧化原反芘c金傩纬砂捕衔铩ENTHON⒅莒都状寂c水溶液中出售，作~面抗氧化(TARNISH AND OXIDE RESIST)，商品名CU-55及CU-56，CU-56碇~面可a生保o膜，防止裸~迅速氧化。操作流程如表14.1。
B. AI(烷基咪唑) ALKYLIMIDAZOLE PREFLUX是早期以ALKYLIMIDAZOLE作樽o~┒_始，由日本四W公司首先_l之商品，於1985年申＠渺段g刻阻(ETCHING RESIST)，但由於色呈透明zy不易，未大量使用。其後推出GLICOAT等，S由其衍生而怼
GLICOAT-SMD(E3)具以下特性：
－c助焊┫嗳荩S持良好焊a性
－可耐高徜Ia流程
－防止~面氧化
操作流程如表14.2。
C. ABI (烷基苯咪唑) ALKYLBENZIMIDZOLE
由日本三和公司_l，品名CUCOAT A ，橐环N耐裥妥o~Ｄ芘c~原子a生e合物 (COMPLEX COMPOUND)，防止~面氧化，c各a膏皆相容，稿a性有正面效果。操作流程如表14.3。
D.目前市售相Pa品有以下N代表S家：
醋酸{整系y：
GLICOAT-SMD (E3) OR (F1)
WPF-106A (TAMURA)
ENTEK 106A (ENTHON)
MEC CL-5708 (MEC)
MEC CL-5800(MEC)
甲酸{整系y：
SCHERCOAT CUCOAT A
KESTER
大半槭钩砷L速率快而升夭僮鳎蛑舭l快速，PH控制不易，PH提高rеMIDAZOLE不溶而a生Y晶，PH{回。一般裼么姿(ACETIC ACID)或甲酸 (FORMIC ACID){整。
14.2.2
有C保焊膜一般s0.4μm的厚度就可以_到多次熔焊的目的，m然廉r及操作渭，但有以下缺c：
A. OSP透明不易y量，目亦y以z查
B. 膜厚太高不利於低固含量，低活性免洗a膏作I，有利於焊接之Cu6Sn5 IMC也不易形成
C. 多次Mb都必在含氮h境下操作
D. 若有局部金再作OSP，t可能在其操作槽液中所含的~练e於金上，δ承┊a品纬}
E. OSP Rework必特e小心
14.3 化W金
14.3.1基本步E
脂→水洗→中和→水洗→微g→水洗→A浸→Z活化→吹拌水洗→o→崴础 o金→回收水洗→後硭础
14.3.2o
A. 一般o分"置Q式"c"自我催化"式其配方O多，但不何者仍以高劐悠焚|^佳
B. 一般常用的}槁然(Nickel Chloride)
C. 一般常用的原┯写瘟姿猁}(Hypophosphite)/甲醛(Formaldehyde)/氨 (Hydrazine)/硼寤衔(Borohydride)/硼浠衔(Amine Borane)
D. 螯合┮仕猁}(Citrate)最常。
E. 槽液酸|度需{整控制，鹘y使用氨水(Amonia)，也有配方使用三乙醇氨(Triethanol Amine)，除可{整PH及比氨水在高叵路定，同r具有c仕徕cY合共殒金衮规可利有效地沉e於件上。
F. x用次磷二溻c除了可降低污染}，其所含的磷悠焚|也有O大影率。
G. 此榛W槽的其中一N配方。
配方特性分析：
a. PH值的影：PH低於8谢岈F像l生，PH高於10蟹纸獍l生，α缀考俺 e速率及磷含量Ko明@影。
b.囟鹊挠绊：囟扔绊析出速率很大，低於70°C反哽95°C速率快而o法控制.90°C最佳。
c.M成舛戎仕徕c含量高，螯合舛忍岣撸练e速率S之下降，磷含量tS螯合 舛仍黾佣撸掖及毕到y磷含量甚至可高到15.5%上下。
d.原┐瘟姿岫溻c舛仍黾映练e速率S之增加，但超^0.37M後槽液有分解F像， 因此其舛炔豢蛇^高，^高反而有害。磷含量t和原╅g]有明_PS，因此一般 舛瓤刂圃O.1M左右^洽。
e.三乙醇氨舛绊拥牧缀考俺练e速率，其舛仍龈吡缀拷档统练e也慢， 因此舛缺３旨s0.15M^佳。他除了可以{整酸|度也可作金衮┲
f.由探得知仕徕c舛茸魍ó{整可有效改恿缀
H. 一般原┐蠓深：
次磷酸二溻c(NaH2PO2H2O，Sodium Hypophosphate)系列及硼浠c(NaBH4，Sodium Borohydride)系列，硼浠crF因此市面上多以次磷酸二溻c橹 一般公J反椋
[H2PO2]- + H2Oa H+ +[HPO3]2- + 2H(Cat) -----------(1)
Ni2+ + 2H(Cat)a Ni + 2H+----------------------------------(2)
[H2PO2]- + H(Cat)a H2O + OH- + P----------------------(3)
[H2PO2]- + H2Oa H+ + [HPO3]2- + H2------------------(4)
~面多呈非活化性表面槭蛊洚a生性以_到"㈠"之目的~面裣乳LoZ的方式反杏辛坠参龉剩4-12%含磷量槌Ｒ。故量多r邮性磁性，脆性光稍黾樱欣犁n不利打及焊接。
14.3.3o金
A. o金分"置Q式金"c"o金"前者就是所^的"浸金"(lmmersion Gold plating) 颖∏业酌驽M即停止。後者接受原┕子故可使永^m增厚o。
B. 原反拘允椋哼原半反Au+ + e- + Au0 氧化半反: Reda Ox + e- 全反:：Au+ + Red aAu0 + Ox.
C. 化W金配方除提供S金碓吹腻e合物及促成原的原必阌抿捕⒕n┘芭┑炔拍馨l]效用。
D. 化W金配方M成及功用：
E. 部份研究蟾骘@示化W金效率及品|的改善，原┑倪x用是PI，早期的甲醛到近期的硼浠衔铮渲幸耘浠最普遍效果也佳，若c他N原K用效果更理想。代表反饺绾螅
原半反Au(CN)-2 + e-a Au0 + 2CN-
氧化半反剑BH4- + H2O a BH3OH- + H2
BH3OH- + 30H- a BO2- + 3/2H2 + 2H20 +3e-
全反剑BH3OH"+3AU(CN)z"+30H-， BOz吐 + /2Hz+2H，0 +3Auo 6CN-
F. 又练e速率S溲趸及原舛群筒靥岣叨嵘S氰化舛仍黾佣档汀
G. 已商I化的u程操作囟榷9O℃左右，Σ牧习捕ㄐ允且淮罂简。
H. 路底材上若l生M向成L可能a生短路的危U
I.薄金易有疏孔易形成Galvanic Cell Corrosion K。薄金邮杩}可由含磷後礅g化方式解Q。
14.3.4u程重c：
A. |性脂：
榉乐光Z沉er向M向U散，初期使用仕嵯登ａ嵋蚓G漆有疏水性，且|性清┬Ч州^佳，同r榉乐顾嵝郧┛赡茉斐傻你~面g化，故窳姿猁}系直非x子性清匀菀浊逑樵V求。
B. 微g：
其目的在去除氧化@得新r~面，同r_到^Υ侄燃s0.5-1.0μm之~面，使得金後仍能@得相粗度，此Y果有助打r之拉力。配槽以SPS 150g/l加少量}酸，以保持氯 x子s2OOppm 樵t，以提高g刻效率。
C. ~面活化恚
Zs3ppm，操作s40℃，一分，由於氯化Z~面g化比硫化Z榭欤榈幂^好的Y合力自然是硫化Z^m。由於Z作用同r猩倭Cu+a生，它可能原成Cu也可能 氧化成Cu++，若成殂~原子t沉e绊Z原。槭光Z原利有吹拌，L量s 0./~O.15M3/M2*min以上，促使~x子氧化K出子以原Z，完成o沉e的幼鳌
D. 活化後水洗：
榉乐规U散，清除路g之Z至橹匾烈水洗也有人用稀}酸浸n以D化死角的硫化Z防止U散。榇龠M原，崴A浸⒂兄冻砷L及均蛐裕湎敕ㄔ谔岣呋 性使大小面e及高低翰罱砸蛱岣呋钚远共町小以_到均一的目的。
E. o：
操作囟85±5℃ ，PH4.5~4.8，舛燃s4.9~5.1 g/lg，槽中３宙舛鹊挽5.5 ，否t有溲趸盏目赡埽舻挽4.5g/lt速p慢，正常析出15μm/Hr，Bath loadingt３旨s0.5~1.5)dM2/l，液以5 g/l舒量^5Turn即必更槽否t析出品|差。槽可以316不Pu作，槽w事先以50%硝酸g化，K以槽壁 外加解O以防止沉e，O可接於拌~通以0.2~0.4 A/M2(0.018~0.037 ASF)低 流，但注意不能在~^a生馀莘t代表流太或犹癖仨邸＝ㄔ〔 作S持在PH=5~4.7g，可用NaOH或H2S04{整，PH低於4.8霈F混幔垡豪匣PH 操作u提高才能S持正常析出速度。因路底部樗澜牵琢糁梅崴舻|，因此G漆可能a生不利影，必以加拌及震邮|及馀萑コ
F. o磷含量：
一般o多以"次磷酸二溻c"檫原叔幸欢康牧准s4~6%，且部份呈Y晶睢？嗪吭6~8% 中含量t多党史墙Y晶睿高_12%的以上t乎全呈非Y晶M。就打而言，中磷含量及硬度在500~600HV最佳，焊a性也以9%最好。一般在添加四回後析出磷含量就_到10%]Q槽，打用厚度130μ以上。
G. o金：
以仕殄e合┑幕W金槽，含金5g/l，槽w以PP椴馁|。PH=5.1~5.3r可c~作用，PH=4.5~4.8r可c作用行金，PH可以仕嵴{整之。一般操作囟仍85℃，厚度乎Ｖ乖2.5μ"左右，大s五分就可_到此厚度，高的囟裙倘豢杉涌斐砷L但因Y晶粗反而防g能力^差。由於大半裰Q反虼胁簧俚逆溶入液中，良好的管理最好不要舛瘸^2OOppm，到40Oppmr金偻庥^及附著力都差，踔磷G黑，此r必更槽。金槽~x子O敏感，2Oppm以上析出就prеυ龃蟆ｅ後也不宜久置，以免因g化而o法析，故後水洗完速M入金槽，有r榱颂囟rt作10%仕峤菰龠M入金槽也能改善一些Y合力。
金後的面仍y免有部份疏孔，此件水洗後仍一道封孔恚绱丝墒沟渔有C磷的碓黾悠淠臀g性。
14.4 YZ
A. OSPu程成本最低，操作便，通常Kzy完，包b前作I之。但此u程因b配S修改O浼把u程l件且重工性^差因此普及度仍不佳有待p方努力。
B. 化金u程t因成本O高，i定某些I域的板子如COB，IC Substrate等，不占盎
C. 目前也有其它^低成本而仍有化金功能之a品如Pd/Ni，Sn， Organic Silver等，以後m僮鎏接。
[em11][em11]