
OSP(Organic Solderbility preservative,有机保护溶膜)是在铜的表面上化学地生长有机铜错化物complex compound层的膜。该有机皮膜可以保护生锈(硫化或氧化)而不在正常的储藏环境下与空气接触的电路基板上的纯净的裸铜,PCBA电路板在组装过程中容易被焊接剂和稀酸除去,并且可以将清洁的铜面露出并与熔融的焊料焊接。
这种OSP基本上是透明的保护膜,通常肉眼很难感知其存在,专家可以通过折射反射光来判断铜箔是否有透明的膜,并且OSP的板和一般的裸铜板从外观上看没有太大的差别导致板厂的品值检查和量测定的难度。
有机铜保护剂OSP,正好在铜面开了孔的话,铜面从开了孔的地方氧化,影响SMT组装不良,但是有机铜保护剂的厚度越厚对铜箔的保护性越好,为了焊接而除去需要相对强的活性的助焊剂OSP成膜厚度一般为0.2~0.5um。
OSP(有机保溶剂)的生产流程图
AcidCleaner(脱脂):
主要的目的是,除去有可能在前工序中发生的铜面氧化物和指纹、油脂等污染,获得洁净的铜面。
Micro-etch:
微蚀刻的主要目的是教给去除铜面的严重氧化物,并产生均匀有光泽的微小粗糙的铜面,以使随后的OSP膜生长得更细、均匀。一般来说OSP成膜后的铜面光泽和颜色有选择的微蚀刻药水和正相关性,因为铜面的粗糙度根据药水而不同。
AcidRinse(酸洗):
酸洗功能彻底清除微餐后铜面残留物质,确保铜面清洁。
OSPcoating(有机保溶剂处理):
铜面上生长有机铜错化物的皮膜,保护铜面在储藏过程中不与大气接触而氧化。一般来说,OSP要求成膜厚度为0.2~0.5um。
OSP影响成膜的要素如下。
OSP池液的pH值
OSP池液的浓度
OSP池液的总酸度
温度
反射时间
OSP之后的水洗应严格管理其酸碱值为pH2。1以上通过过酸水洗OSP避免皮膜咬食溶解、厚度不足。
Dry(干燥):
为了确保板面和孔内的涂敷层的干燥,推荐使用60~90deg。C的热风刮了30秒。(这个温度和时间可能会因材质而异OSP
OSP表面处理电路板的优点:
价钱便宜。
焊接强度优越。OSP铜基地的焊接强度实质上比ENIG镍基地好。
过期(3个月或6个月)板也可以重新表面处理,但通常以一次为限,根据板的情况而定。
OSP(Organic Solderbility preservative、有机保护焊接膜)表面处理电路板的缺点:
OSP是透明膜,易量因为不测量其厚度,所以厚度也难以管理,膜厚太薄有不保护铜面的效果,如果膜厚太厚则不焊接。
在二次焊接的情况下,建议在开氮环境下操作氮气,可以得到良好的焊接效果。
保存期限不够。一般来说OSP板工厂完成后,其保存期间shelf life最多6个月,也有仅3个月的,根据板工厂的能力和板的品质不同,超过保存期限的板可以送回板工厂PCB冲洗表面的旧OSP,可以重建新的OSP。但是,为了清洗以往的OSP,需要使用具有腐蚀性的化学药剂,或多或少会损伤铜面,因此如果焊盘太小,则无法处理,必须与板工厂沟通能否恢复表面处理。
容易受酸和湿度的影响。在第2次回流焊Reflow使用时,需要在一定时间内完成,通常第2次回流焊的效果比较差。一般要求打开包装后24小时内用完(焊接完成)。因为一次焊接和两次焊接的时间越短越好,所以一般建议在8小时以内或12小时内完成两次焊接。
因为OSP是绝缘层,所以板上的试验点为了与针点接触进行电气试验,必须印刷锡膏以除去以往的OSP层。关联阅读:ICT(In-Circuit-Test?有什么优点和缺点。
OSP金属板是以铜为基础的,焊接后生成最初Cu6Sn5的良性IMC,但是经年劣化后慢慢转移到Cu3Sn的劣性IMC,为了影响可靠性,是否需要在高温环境中长期使用如果需要寿命长的产品的话,必须多考虑OSP长期可靠性的问题。
OSP对表面处理电路板的看法:
OSP的价格便宜,新鲜且焊接性良好,初期焊接强度良好,经过一段时间使用后焊接性变差等各种特性,认为OSP非常适合一次性大量生产的消费性产品OSP和在焊料生成的IMC使用一定时间后(超过了保险期限),如果能从良性Cu6Sn5变成烈性Cu3Sn的话就更完美了。
OSP不适合少量多样的产品,需求预测(demandforecast)也不适合非淮河的产品。公司内部电路板的库存往往超过6个月的情况下,真的不建议使用OSP表面处理的板。“用砖块砸自己的脚”虽然是个笨蛋,但是有人希望。