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什么是OSP及OSP的优缺点

2017-01-05

文章出处:电子制造,工作狂人https://www.researchmfg.com/pcbassembly/

编译:Daniel Lee

OSP(Organic Solderability Preservative,有机保焊膜)】是利用化学方式在铜的表面长出一层有机铜错化物(complex compound)的皮膜。这层有机皮膜可以保护电路板上的洁净裸铜于常态的储存环境下不再与空气接触而生锈(硫化或氧化),并且可以在电路板组装的过程中轻易地被助焊剂及稀酸迅速的清除并露出洁净的铜面与熔融的焊锡形成焊接。

OSP基本上是一层透明的保护膜,一般用肉眼极难察觉到它的存在,行家则可以透过折射反光来看出在铜箔上有否上有一层透明薄膜来判定,又因为做过OSP的板子与一般的裸铜板在外观看来并没有太大的差异,这也造成板厂在品值检查及量测的难度。

有机护铜剂(OSP)如果有破洞刚好在铜面上,铜面就会从破洞处开始氧化,进而影响到SMT组装的不良,而有机护铜剂的厚度越厚,对于铜箔的保护性就越好,但是相对的也需要较强活性的助焊剂才能清除它以进行焊接,所以一般要求OSP成膜厚度在0.2-0.5um之间。

OSP(有机保焊剂)的生产流程图

Acid Cleaner(脱脂):

主要目的在去除前制程中可能出现的铜面氧化物与指纹、油脂等污染,以得到清洁的铜面。

Micro-etch(微蚀):

微蚀的主要目的在去除铜面上教严重之氧化物,并产生均匀光亮的微粗糙铜面,使得后续OSP皮膜长出来可以更为细致均匀。一般OSP成膜后的铜面光泽与颜色与所选用之微蚀药液有正相关性,因为不同药水会造成铜面不同的粗糙度。

Acid Rinse(酸洗):

酸洗的功能在彻底清除微蚀后铜面上的残留物质,以确保铜面干净。

OSP coating(有机保焊剂处理):

在铜面上长出一层有机铜错化物的皮膜,以保护铜面于储存期间不与大气接触而氧化。一般要求OSP成膜厚度在0.2-0.5um之间。

影响OSP成膜的要素有:

§ OSP槽液的pH值

§ OSP槽液的浓度

§ OSP槽液的总酸度

§ 操作温度

§ 反应时间

OSP之后的水洗应严格管控其酸碱值在pH2.1以上,以避免过酸的水洗将OSP皮膜咬蚀溶解,造成厚度不足。

Dry(烘干):

为了确保板面及孔内的涂布层干燥,建议使用60-90°C的热风吹拂30秒。(这个温度与时间可能因不同OSP材质而有不同要求)

OSP(Organic Solderability Preservative,有机保焊膜)表面处理电路板的点:

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价钱便宜。

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焊接强度佳。OSP铜基地的焊接强度基本上比ENIG镍基地来得好。

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过期(三或六个月)的板子也可以重新做表面处理,但通常以一次为限,还得视板子状况。

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OSP(Organic Solderability Preservative,有机保焊膜)表面处理电路板点:

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OSP为透明薄膜,不易量测其厚度,所以厚度也就不易管控,膜厚太薄达找不保护铜面的效果,膜厚太厚则不力焊接。

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二次回焊时建议要在有开氮气的环境下操作,较能得到良好的焊接效果。

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保存期限不足。一般来说OSP在板厂完成后,其保存期限(shelf life)最多六个月,有些只有三个月,视板厂的能力及板子的品质而定,有些超过保存期限的板子可以送回板厂洗掉PCB表面旧的OSP,然后重新上一层新的OSP。但是洗掉旧有的OSP比需使用具有腐蚀性的化学药剂,或多或少会伤害到铜面,所以焊垫如果太小将无法处理,必须与板厂沟通是否可以重新做表面处理。

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容易受到酸及湿度影响。使用于二次回流焊(Reflow)时,需在一定时间内完成,通常第二次回流焊的效果会比较差。一般要求打开包装后需在24小时内用完(过完回焊)。一次回焊与二次回焊的时间越短越好,一般建议8小时内或12小时内过完二次回焊。

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