PCB表面处理技术 OSP

OSP是Organic Solderability Preservatives 的簡稱，中譯為有機保焊膜，又稱護銅劑，英文亦稱之Preflux。簡單的說OSP就是在潔淨的裸銅表面上，以化學的方法長出一層有機皮膜，這層膜具有防氧化，耐熱衝擊，耐濕性，用以保護銅表面於常態環境中不再繼續生銹（氧化或硫化等）；但在後續的焊接高溫中，此種保護膜又必須很容易被助焊劑所迅速清除，如此方可使露出的乾淨銅表面得以在極短時間內與熔融焊錫立即結合成為牢固的焊點。

其實OSP並非新技術，它實際上已經有超過35年，比SMT歷史還長。OSP具備許多好處，例如平整面好，和焊盤的銅之間沒有IMC形成，允許焊接時焊料和銅直接焊接（潤濕性好），低溫的加工工藝，成本低（可低於HASL），加工時的能源使用少等等。OSP技術早期在日本十分受歡迎，有約4成的單面板使用這種技術，而雙面板也有近3成使用它。在美國，OSP技術也在1997年起激增，從1997以前的約10%用量增加到1999年的35%。

OSP有三大類的材料：松香類（Rosin），活性樹脂類（Active Resin）和唑類（Azole）。目前使用最廣的是唑類OSP。唑類OSP已經經過了約5代的改善，這五代分別名為BTA，IA，BIA，SBA和最新的APA。

OSP的工藝流程：

除油-->二級水洗-->微蝕-->二級水洗-->酸洗-->DI水洗-->成膜風乾-->DI水洗-->乾燥

1、除油

除油效果的好壞直接影響到成膜品質。除油不良，則成膜厚度不均勻。一方面，可以通過分析溶液，將濃度控制在工藝範圍內。另一方面，也要經常檢查除油效果是否好，若除油效果不好，則應及時更換除油液。

2、微蝕

微蝕的目的是形成粗糙的銅面，便於成膜。微蝕的厚度直接影響到成膜速率，因此，要形成穩定的膜厚，保持微蝕厚度的穩定是非常重要的。一般將微蝕厚度控制在1.0-1.5um比較合適。每班生產前，可測定微蝕速率，根據微蝕速率來確定微蝕時間。

3、成膜

成膜前的水洗最好采有DI水，以防成膜液遭到污染。成膜後的水洗也最好采有DI水，且PH值應控制在4.0-7.0之間，以防膜層遭到污染及破壞。OSP工藝的關鍵是控制好防氧化膜的厚度。膜太薄，耐熱衝擊能力差，在過回流焊時，膜層耐不往高溫（190-200°C），最終影響焊接性能，在電子裝配線上，膜不能很好的被助焊劑所溶解，影響焊接性能。一般控制膜厚在0.2-0.5um之間比較合適。

OSP工藝的缺點：

OSP當然也有它不足之處，例如實際配方種類多，性能不一。也就是說供應商的認證和選擇工作要做得夠做得好。

OSP工藝的不足之處是所形成的保護膜極薄，易於劃傷（或擦傷），必須精心操作和運放。同時，經過多次高溫焊接過程的OSP膜（指未焊接的連接盤上OSP膜）會發生變色或裂縫，影響可焊性和可靠性。錫膏印刷工藝要掌握得好，因為印刷不良的板不能使用IPA等進行清洗，會損害OSP層。透明和非金屬的OSP層厚度也不容易測量，透明性對塗層的覆蓋面程度也不容易看出，所以供應商這些方面的品質穩定性較難評估；OSP技術在焊盤的Cu和焊料的Sn之間沒有其它材料的IMC隔離，在無鉛技術中，含Sn量高的焊點中的SnCu增長很快，影響焊點的可靠性。