PCB板 OSP 工艺

OSP是符合RoHS要求的印刷电路板（PCB）铜箔表面处理工艺，OSP是Organic Solderability Preservatives的缩写，又称“有机焊锡保护膜”，又称“护铜剂”，又称Preflux。

OSP是在清洁的裸铜表面用化学方法生长一层有机薄膜，此膜具有抗氧化、抗热冲击、抗潮湿等性能，用以保护铜表面在常态环境下不再继续生锈（氧化或固化）；但这层保护膜在后续的焊接热能中必须非常容易且迅速地被清除，使清洁的裸铜与熔融的焊料在极短的时间内立刻结合成牢固的焊点。

随着电子产品向轻、薄、短、小型化发展，印刷电路板也越来越向高精度、薄型化、多层化、小孔化发展，特别是SMT的迅速发展，热风整平已经不适应高密度板的需要。同时，热风整平采用的Sn-Pb焊料不符合环保要求，随着2006年7月1日欧盟RoHS指令的正式实施，业界亟待寻求无铅替代的PCB表面处理方法，最常见的是有机焊料保护(OSP)、化学镀镍沉金(ENIG)、沉银和沉锡。

下图是几种常见的PCB表面处理方法，热风整平（Sn-Pb、HASL）、沉银、沉锡、OSP、化学镀镍金（ENIG）的性能比较，其中后4种为无铅工艺。可以看出OSP工艺简单，成本低廉，越来越受到业界的青睐。

其实OSP并不是新技术，它出现已经有35年多了，比SMT的历史还要长。OSP有很多优点，比如表面光滑，焊盘与铜之间不会形成IMC，允许直接焊接（润湿性好），加工工艺温度低，成本低（比HASL低），加工时使用的能量少等等。OSP技术早年在日本非常流行，大约有40%的单面板采用此技术，而双面板也有近30%采用。1997年OSP技术在美国也出现了激增，从大约10%上升到35%。

工艺流程

脱脂—>水洗—>微蚀—>水洗—>酸洗—>DI水清洗—>成膜干燥—>DI水清洗—>干燥

1.脱脂

除油效果的好坏直接影响成膜质量，油污不清时膜厚不均匀，一方面可通过分析溶液将浓度控制在工艺范围内，另一方面要经常检查除油效果是否良好，若除油效果不好应及时更换除油器。

2.微蚀刻

蚀刻的目的是形成粗化铜面，以利于成膜，蚀刻厚度直接影响成膜速度，因此保持稳定的膜厚对维持蚀刻膜厚度非常重要，一般控制蚀刻厚度在1.0-1.5um为宜，每次生产前可测定微蚀速度，根据微蚀速度确定蚀刻时间。

3.成膜

成膜前最好用DI水进行清洗，防止成膜液受到污染。成膜后最好再用DI水清洗，pH值应控制在4.0-7.0之间，以防成膜液受到污染而受损。OSP工艺的关键是控制氧化膜的厚度。膜太薄，抗热冲击能力差，在回流焊中，膜不耐高温（190-200℃），最终影响焊接性能。在电子装配线上，膜在助焊剂中的溶解性不好，焊接性能不好。一般控制膜厚在0.2-0.5um之间。

弱点

1. 当然OSP也有它的弊端，比如实用配方种类繁多，性能各异，也就是说对供应商的认证和选择要做得足够好。
2. OSP工艺的缺点是生成的保护膜极薄，容易划伤（或磨损），必须小心操作和运放。同时，经过多次高温焊接过程，OSP膜（非焊接连接板上的OSP膜）会变色或开裂，影响可焊性和可靠性。

包装和贮存

OSP是PCB表面较薄的有机涂层，若长时间暴露在高温高湿环境中，PCB表面会发生氧化，可焊性变差，经过回流焊工艺后，PCB表面的有机涂层也会变薄，导致PCB铜箔容易氧化。因此OSP PCB及SMT半成品的保存方法及使用应遵守以下原则：

• OSP PCB应采用真空包装，包装内附干燥剂及湿度显示卡，带OSP的PCB运输及储存需加隔离纸，防止摩擦损坏OSP表面。
• 不应暴露在阳光直射的环境中，保持良好的储存环境，相对湿度：30~70%，温度：15~30℃，储存期不少于6个月。
• 在SMT现场开机后，一定要检查湿度指示卡，并在线12小时以上，千万不要一次开封大量包装，如果没开完，或者是一台设备长时间不解决，很容易出现问题。印刷后尽快过炉不要停留，因为焊锡膏对OSP涂层有很强的腐蚀作用。保持良好的车间环境：相对湿度40~60%，温度：22~27摄氏度。在生产过程中，要避免用手直接接触PCB表面，防止表面被汗液污染而氧化。
• 第二面SMT组装必须在第一面SMT组装完成后24小时内完成。
• 完成SMT后在尽可能短的时间内（最长36小时）完成DIP。
• OSP PCB不可烘烤，高温烘烤容易使OSP颜色变差，若裸板超过保存期限，可退回OSP厂家返工。