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【OSP(Organic Solderability Preservative，有機(jī)保焊膜)】是利用化學(xué)方式在銅的表面長出一層有機(jī)銅錯(cuò)化物(complex compound)的皮膜。這層有機(jī)皮膜可以保護(hù)電路板上的潔凈裸銅于常態(tài)的儲(chǔ)存環(huán)境下不再與空氣接觸而生銹(硫化或氧化)，并且可以在PCBA電路板組裝的過程中輕易地被助焊劑及稀酸迅速的清除并露出潔凈的銅面與熔融的焊錫形成焊接。

 

這OSP基本上是一層透明的保護(hù)膜，一般用肉眼極難察覺到它的存在，行家則可以透過折射反光來看出在銅箔上有否上有一層透明薄膜來判定，又因?yàn)樽鲞^OSP的板子與一般的裸銅板在外觀看來并沒有太大的差異，這也造成板廠在品值檢查及量測的難度。

 

有機(jī)護(hù)銅劑(OSP)如果有破洞剛好在銅面上，銅面就會(huì)從破洞處開始氧化，進(jìn)而影響到SMT組裝的不良，而有機(jī)護(hù)銅劑的厚度越厚，對于銅箔的保護(hù)性就越好，但是相對的也需要較強(qiáng)活性的助焊劑才能清除它以進(jìn)行焊接，所以一般要求OSP成膜厚度在0.2-0.5um之間。

 

OSP(有機(jī)保焊劑)的生產(chǎn)流程圖

 

 

Acid Cleaner（脫脂）：

主要目的在去除前制程中可能出現(xiàn)的銅面氧化物與指紋、油脂等污染，以得到清潔的銅面。

 

Micro-etch（微蝕）：

微蝕的主要目的在去除銅面上教嚴(yán)重之氧化物，并產(chǎn)生均勻光亮的微粗糙銅面，使得后續(xù)OSP皮膜長出來可以更為細(xì)致均勻。一般OSP成膜后的銅面光澤與顏色與所選用之微蝕藥液有正相關(guān)性，因?yàn)椴煌幩畷?huì)造成銅面不同的粗糙度。

 

Acid Rinse（酸洗）：

酸洗的功能在徹底清除微蝕后銅面上的殘留物質(zhì)，以確保銅面干凈。

 

OSP coating（有機(jī)保焊劑處理）：

在銅面上長出一層有機(jī)銅錯(cuò)化物的皮膜，以保護(hù)銅面于儲(chǔ)存期間不與大氣接觸而氧化。一般要求OSP成膜厚度在0.2-0.5um之間。

影響OSP成膜的要素有：

?　OSP槽液的pH值

?　OSP槽液的濃度

?　OSP槽液的總酸度

?　操作溫度

?　反應(yīng)時(shí)間

OSP之后的水洗應(yīng)嚴(yán)格管控其酸鹼值在pH2.1以上，以避免過酸的水洗將OSP皮膜咬蝕溶解，造成厚度不足。

 

Dry（烘干）：

為了確保板面及孔內(nèi)的涂布層干燥，建議使用60-90°C的熱風(fēng)吹拂30秒。（這個(gè)溫度與時(shí)間可能因不同OSP材質(zhì)而有不同要求）

 

OSP(Organic Solderability Preservative，有機(jī)保焊膜)表面處理電路板的優(yōu)點(diǎn)：

?　價(jià)錢便宜。

?　焊接強(qiáng)度佳。OSP銅基地的焊接強(qiáng)度基本上比ENIG鎳基地來得好。

?　過期（三或六個(gè)月）的板子也可以重新做表面處理，但通常以一次為限，還得視板子狀況。

 

OSP(Organic Solderability Preservative，有機(jī)保焊膜)表面處理電路板缺點(diǎn)：

?　OSP為透明薄膜，不易量測其厚度，所以厚度也就不易管控，膜厚太薄達(dá)找不保護(hù)銅面的效果，膜厚太厚則不力焊接。

 

?　二次回焊時(shí)建議要在有開氮?dú)獾沫h(huán)境下操作，較能得到良好的焊接效果。

 

?　保存期限不足。一般來說OSP在板廠完成后，其保存期限（shelf life）最多六個(gè)月，有些只有三個(gè)月，視板廠的能力及板子的品質(zhì)而定，有些超過保存期限的板子可以送回板廠洗掉PCB表面舊的OSP，然后重新上一層新的OSP。但是洗掉舊有的OSP比需使用具有腐蝕性的化學(xué)藥劑，或多或少會(huì)傷害到銅面，所以焊墊如果太小將無法處理，必須與板廠溝通是否可以重新做表面處理。

 

?　容易受到酸及濕度影響。使用于二次回流焊(Reflow)時(shí)，需在一定時(shí)間內(nèi)完成，通常第二次回流焊的效果會(huì)比較差。一般要求打開包裝后需在24小時(shí)內(nèi)用完（過完回焊）。一次回焊與二次回焊的時(shí)間越短越好，一般建議8小時(shí)內(nèi)或12小時(shí)內(nèi)過完二次回焊。

 

?　OSP為絕緣層，所以板子上的測試點(diǎn)必須加印錫膏以去除原來的OSP層才能接觸針點(diǎn)作電性測試。相關(guān)閱讀：什么是ICT(In-Circuit-Test)？有何優(yōu)缺點(diǎn)？

 

?　OSP板子為銅基地，焊錫后初始會(huì)生成Cu6Sn5的良性IMC，但經(jīng)過時(shí)間老化后則會(huì)漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)镃u3Sn的劣性IMC，對信賴性造成影響，所以如果需要長期使用于高溫環(huán)境或需要較長使用壽命的產(chǎn)品必須多加考慮OSP的長期信賴度問題。

 

深圳宏力捷對OSP表面處理電路板的看法：

因?yàn)镺SP的價(jià)格便宜、新鮮時(shí)可焊性良好、初始時(shí)焊接強(qiáng)度佳、使用一段時(shí)間后焊接性變差…等種種特性，深圳宏力捷認(rèn)為OSP非常適合使用在一次性大量生產(chǎn)的消費(fèi)性產(chǎn)品，如果可以讓OSP與焊錫所生成之IMC在使用一段時(shí)間后（過了保固期限）才從良性Cu6Sn5轉(zhuǎn)變?yōu)榱倚訡u3Sn就更完美了。

 

而OSP則不適合用在少量多樣的產(chǎn)品上面，也不適合用在需求預(yù)估(demand forecast)不淮的產(chǎn)品上，如果公司內(nèi)電路板的庫存經(jīng)常超過六個(gè)月，真的不建議使用OSP表面處理的板子，「拿磚頭砸自己的腳」雖然傻，但就是有人愿意～