OSP是印刷電路板(PCB)銅箔表面處理的符合RoHS指令要求的一種工藝。 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。 簡單地說，OSP就是在潔凈的裸銅表面上，以化學(xué)的方法長出一層有機皮膜。這層膜具有防氧化，耐熱沖擊，耐濕性，用以保護銅表面于常態(tài)環(huán)境中不再繼續(xù)生銹（氧化或硫化等）；但在后續(xù)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，如此方可使露出的干凈銅表面得以在極短的時間內(nèi)與熔融焊錫立即結(jié)合成為牢固的焊點。

簡介

隨著人們對電子產(chǎn)品的輕、薄、短、小型化、多功能化方向發(fā)展，印制線路板向著高精密度、薄型化、多層化、小孔化方向發(fā)展，尤其是SMT的迅猛發(fā)展，從而使SMT 用高密度薄板（如IC 卡、移動電話、筆記本電腦、調(diào)諧器等印制板）不斷發(fā)展，使得熱風(fēng)整平工藝愈來愈不適應(yīng)上述要求。同時熱風(fēng)整平工藝使用的Sn-Pb 焊料也不符合環(huán)保要求，隨著2006 年7 月1 日歐盟RoHS 指令的正式實施，業(yè)界急需尋求PCB 表面處理的無鉛替代方式，最普遍的是有機焊料防護(OSP)、無電鍍鎳金沉浸(ENIG)、銀沉浸以及錫沉浸。

處理方式

下圖是常見的幾種PCB 表面處理方式熱風(fēng)整平（Sn-Pb HASL）、浸Ag、浸Sn、OSP、無電鍍鎳浸金（ENIG）的性能比較，其中后4種適用于無鉛工藝。可以看出OSP的工藝簡單、成本低，所以越來越受到業(yè)界的歡迎。
物理性能 Sn-Pb HASL 浸 Ag 浸Sn OSP ENIG
保存壽命(月) 12 12 12 12 6
可經(jīng)歷回流次數(shù) 4 5 5 》4 4
成本 中等 中等 中等 低 高
工藝復(fù)雜程度 高 中等 中等 低 高
工藝溫度 240°C 50°C 70°C 40°C 80°C
厚度范圍, 微米 1-25 0.05-0.20 0.8-1.2 0.2-0.5 0.05-0.2Au 3-5Ni
助焊劑兼容性 好 好 好 一般 好
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 就是在潔凈的裸銅表面上，以化學(xué)的方法長出一層有機皮膜，這層膜具有防氧化，耐熱沖擊，耐濕性，用以保護銅表面于常態(tài)環(huán)境中不再繼續(xù)生銹（氧化或硫化等）；但在后續(xù)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，如此方可使露出的干凈銅表面得以在極短時間內(nèi)與熔融焊錫立即結(jié)合成為牢固的焊點。
其實OSP并非新技術(shù)，它實際上已經(jīng)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（可低于HASL），加工時的能源使用少等等。OSP 技術(shù)早期在日本十分受歡迎，有約4 成的單面板使用這種技術(shù)，而雙面板也有近3成使用它。在美國，OSP 技術(shù)也在1997 年起激增，從1997 以前的約10%用量增加到1999年的35%。
材料

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(jīng)經(jīng)過了約5 代的改善，這五代分別名為BTA，IA，BIA，SBA和最新的APA。
工藝流程編輯
除油-->二級水洗-->微蝕-->二級水洗-->酸洗-->DI水洗-->成膜風(fēng)干-->DI 水洗-->干燥
1、除油
除油效果的好壞直接影響到成膜質(zhì)量。除油不良，則成膜厚度不均勻。一方面，可以通過分析溶液，將濃度控制在工藝范圍內(nèi)。另一方面，也要經(jīng)常檢查除油效果是否好，若除油效果不好，則應(yīng)及時更換除油液。
2、微蝕
微蝕的目的是形成粗糙的銅面，便于成膜。微蝕的厚度直接影響到成膜速率，因此，要形成穩(wěn)定的膜厚，保持微蝕厚度的穩(wěn)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(chǎn)前，可測定微蝕速率，根據(jù)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。成膜后的水洗也最好采有DI水，且PH值應(yīng)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(guān)鍵是控制好防氧化膜的厚度。膜太薄，耐熱沖擊能力差，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。
工藝缺點

OSP 當(dāng)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(yīng)商的認(rèn)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，易于劃傷（或擦傷），必須精心操作和運放。同時，經(jīng)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(fā)生變色或裂縫，影響可焊性和可靠性。
圖1 OSP氧化變色的可接受標(biāo)準(zhǔn)和實物圖片
應(yīng)用指南

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，透明性對涂層的覆蓋面程度也不容易看出，所以供應(yīng)商這些方面的質(zhì)量穩(wěn)定性較難評估。
OSP技術(shù)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(shù)中，含Sn 量高的焊點中的SnCu 增長很快，影響焊點的可靠性。
包裝儲存
OSP PCB 表面的有機涂料極薄, 若長時間暴露在高溫高濕環(huán)境下，PCB 表面將發(fā)生氧化，可焊性變差， 經(jīng)過回流焊制程后，PCB 表面有機涂料也會變薄，導(dǎo)致PCB 銅箔容易氧化。所以O(shè)SP PCB 與SMT 半成品板保存方式及使用應(yīng)遵守以下原則：
(a) OSP PCB 來料應(yīng)采用真空包裝，并附上干燥劑及濕度顯示卡。運輸和保存時，帶有OSP的PCB之間要使用隔離紙以防止摩擦損害OSP表面。
(b)不可暴露于直接日照環(huán)境,保持良好的倉庫儲存環(huán)境，相對濕度: 30~70%, 溫度: 15~30℃, 保存期限小于6 個月。
(c)在SMT 現(xiàn)場拆封時，必須檢查濕度顯示卡，并于12 小時內(nèi)上線，絕對不要一次拆開好多包，萬一打不完，或者設(shè)備出了點很么問題要用很長時間解決，那就容易出問題。印刷之后盡快過爐不要停留，因為錫膏里面的助焊劑對OSP皮膜腐蝕很強。保持良好的車間環(huán)境：相對濕度 40~60%, 溫度: 22~27℃) 。生產(chǎn)過程中要避免直接用手接觸PCB 表面，以免其表面受汗液污染而發(fā)生氧化。
(d)SMT 單面貼片完成后，必須于24 小時內(nèi)要完成第二面SMT 零件貼片組裝。
(e)完成SMT 后要在盡可能短的時間內(nèi)（最長36小時）完成DIP 手插件。
(f)OSP PCB不可以烘烤，高溫烘烤容易使OSP變色劣化。假若空板超過使用期限，可以退廠商進行OSP 重工。
鋼板設(shè)計
OSP 相對于普通的噴錫板鋼網(wǎng)開口面積會稍大一點,所以當(dāng)PCB 由噴錫改為OSP 時,鋼網(wǎng)最好重開,要保證焊錫能蓋住整個焊盤。鋼板開刻基本上可以使用噴錫板的原則，考慮到OSP 因為平整，對錫膏成形有利，而且PAD 不能提供一部分焊錫了，所以開口可以適當(dāng)增大，但是要以吃飽錫為好，不要過分了。開口增大以后，為了解決SMT CHIP 件錫珠、立碑及OSP PCB 露銅問題，將錫膏印刷機鋼網(wǎng)開孔設(shè)計方式, 改為凹型設(shè)計。
(a)在錫膏印刷鋼板設(shè)計時, 盡可能讓焊錫全部覆蓋焊盤。根據(jù)IPC 610-D 版PCBA 焊錫質(zhì)量目視檢驗標(biāo)準(zhǔn), 焊盤邊緣小部分露銅的情況是可以被判定允收的，但覆蓋率至少要達到焊盤面積的80%以上。
(b)若是PCB上零件位置因故未放置零件, 錫膏也需盡量覆蓋焊盤。
(c)為了防止OSP PCB在SMT 制程中等待時間太久造成貫穿孔氧化，以致產(chǎn)生焊錫性及可靠度問題，可以考慮在錫膏印刷站將所有ICT 測試點及DIP 貫穿孔印上錫膏，以保護貫穿孔不致氧化生銹。
不良重工
(a) 盡量避免印刷錯誤，因為清洗會損害OSP保護層。
(b) 當(dāng)PCB 印刷錫膏不良時，由于OSP保護膜極易被有機溶劑侵蝕，所有OSP PCB不能用高揮發(fā)性溶劑浸泡或清洗，建議以無紡布沾75%酒精擦除錫膏。
(c)重工完成后的PCB ，應(yīng)該在2 小時內(nèi)完成當(dāng)次重工PCB 面的SMT 焊錫作業(yè)。
溫度曲線
回流焊時峰值溫度設(shè)置的不要太高（240-245℃），爐內(nèi)時間要控制好，否則再做第二面的時候可能會出現(xiàn)焊盤吃錫問題，當(dāng)然，出現(xiàn)這個情況也說明板子的耐高溫不過關(guān)。
對雙面裝配，首次回流需要氮氣環(huán)境來維持第二面的可焊性?，F(xiàn)在的OSP也會在有助焊劑和熱的時候消失，但第二面的保護劑保持完整，直到印有錫膏或過波峰焊，此時回流或波峰焊才不一定要求在惰性氣體環(huán)境下。
在首次的有氧加熱情況下通孔里的OSP（不耐熱的品種）會與焊盤上一樣產(chǎn)生部分乃至全部的分解，以至于有漏出基材的可能，這可通過OSP的變色程度觀察到，而分解和氧化的OSP殘留物溶解性和流動性都會顯著的下降，非原焊劑可對付的，通孔的主要焊接面積在內(nèi)孔，內(nèi)孔的可焊面積會受到分解和氧化的OSP殘留物的影響。
測試
采用OSP 表面處理，如果測試點沒有被焊料覆蓋，將導(dǎo)致在ICT 測試時，出現(xiàn)針床夾具的接觸問題。有很多任務(wù)藝因素會影響ICT 測試效果，其中的一些因素是：OSP 提供商類型、在回流爐中經(jīng)過的次數(shù)、是否波峰工藝、氮氣回流還是空氣回流，以及在ICT 時的模擬測試類型等。僅僅改以采用更鋒利的探針類型來穿過OSP 層，將只會導(dǎo)致?lián)p壞并戳穿PCA 測試過孔或者測試焊盤。所以強烈建議不要直接對裸露的銅焊盤進行探測，要求在開制鋼網(wǎng)時考慮給所有測試點上錫。