防氧化OSP技术

OSP是一种按照RoHS要求对印刷电路板（PCB）铜箔进行表面处理的工艺。OSP是Organic Solderability Preservatives的缩写。它也被称为“有机保焊膜”。它也被称为“铜保护剂”。它也被称为耐热预焊剂。

OSP在化学上生长一层有机薄膜，清洁裸铜表面。该薄膜具有抗氧化性，抗热震性，防潮性，用于保护正常环境下的铜表面不再继续生锈（氧化或固化）; 但是这种保护膜必须非常容易并且在后续焊接热量中迅速清除，这样清洁的暴露铜和熔化的焊料会在很短的时间内立即结合成固体焊点。

印刷电路板越来越高精度，薄，多层，小孔随着电子产品轻薄，短小，发展小，特别是SMT的快速发展，热风整平不适应高密度板同时，使用Sn-Pb焊料的热风整平不符合环保要求，随着欧盟RoHS指令于2006年7月1日正式实施，业界迫切寻求无铅替代PCB表面处理，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，沉金（ENIG）性能对比，其中后4条为无铅处理。可以看出，OSP因其工艺简单，成本低而在业界越来越受欢迎。

事实上，OSP并不是新技术，它实际上已经超过35年，比SMT历史更长。OSP具有许多优点，例如表面光滑，焊盘和铜之间不形成IMC，允许直接焊接（润湿性），低温加工技术，低成本（低于HASL），能耗较少的加工等。 OSP技术在早期在日本非常流行，大约40％的单层PCB使用这种技术，而近30％的双面板使用它。OSP技术在1997年也在美国飙升，从大约10％到35％。

技术过程

除油 – >水清洗 – >微蚀 – >水清洗 – >酸洗 – >去离子水清洗 – >成膜和干燥 – >去离子水清洗 – >干燥

1.除油

除油的效果直接影响成膜质量。当油不清时，膜厚度不均匀。一方面，通过分析溶液可以将浓度控制在该过程的范围内。另一方面，经常检查除油效果是否良好，如果除油效果不好，应及时更换除油。

2.微蚀

蚀刻的目的是形成粗糙的铜表面以促进成膜。蚀刻的厚度直接影响成膜速率。因此，保持膜的稳定厚度以保持蚀刻膜的厚度是非常重要的。通常，将蚀刻厚度控制在1.0-1.5um是合适的。可以在每次生产之前确定微腐蚀速率，并且根据微蚀刻速率确定蚀刻时间。

3.成膜

去离子水最适合在成膜前冲洗，以防止成膜液的污染。洗涤后，最好使用去离子水，pH值应控制在4.0-7.0之间，以防薄膜被污染和损坏。OSP工艺的关键是控制氧化膜的厚度。薄膜太薄，耐热冲击能力强，在回流焊接中，薄膜耐高温（190-200℃），最终影响电子装配线的焊接性能，薄膜的溶解度不是很好，焊接性能。平均对照膜厚度在0.2-0.5um之间。

缺点

1.当然，OSP有其缺点。例如，有许多种实用的配方和不同的性能。也就是说，要做好供应商的认证和选择工作。

2.OSP工艺的缺点是所得到的保护膜非常薄并且易于划伤（或磨损），并且必须小心操作和运算放大器。同时，经过多次高温焊接工艺，OSP膜（非焊接连接板上的OSP膜）会发生变色或裂纹，影响焊接性和可靠性。

包装和储存

OSP是PCB表面的薄有机涂层，如果长时间暴露在高温高湿环境中，PCB表面发生氧化，焊接性变化，回流焊接工艺后，PCB表面的有机涂层会变薄，导致PCB易氧化铜箔。因此，OSP PCB和SMT半成品的保存方法和使用应符合以下原则：

• OSP PCB应在真空中包装，并附有干燥剂和湿度显示卡。带OSP的PCB的运输和储存应使用隔离纸制成，以防止摩擦损坏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℃，储存期不超过6个月。
• 在SMT现场打开，必须检查湿度指示卡，并在线12小时，从未打开过很多包，如果没有完成，或者是长时间解决问题的设备，很容易发生问题。印刷后的炉子要尽快不要停留，因为有很强的助焊剂焊膏对OSP涂层有腐蚀作用。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，必须避免用手直接接触PCB表面，以防止表面被汗水污染氧化。
• 第二侧SMT组件必须在第一侧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完成DIP（最长36小时）。
• OSP PCB不能烘烤。高温烘烤容易使OSP的颜色变差。如果裸板超过存储寿命，可以返回OSP制造商进行返工。