基于OSP在印刷电路板的应用

摘要:本文主要介绍OSP在应用时的流程及维护事项。以其简单、方便、节约的特性，使用的范围越来越广，很快得到各电路板厂商及其客户的认可，在环境保护为主题的当今社会，OSP的应用更显示出其在电路板表面处理的优越性。

在社会高速发展的今天，环境保护要求电路板行业减少污染，而按照传统的工艺，如：喷锡(又名：热风整平)。在2005年之前，是有铅时代，当时常用6337的铅锡进行加工电路板，大家知道，铅是一种有害的物质，对水质和气体都有不同程度的影响。从2006年开始，各终端客户及政府的要求下，改变为无铅(用锡银铜或锡铜作为焊接的原料)，此工艺对环境的影响减少，但成本无形中增加了不少，且银和铜都为重金属。为降低成本，保护环境，OSP的应用将成为一种趋势。

一、认识OSP

1. OSP是一组英文缩写：Organic Solderability Preservative)，称为有机可焊性保护剂，又称为耐热预焊剂，在电路板业界中，称为防氧化剂。

2. OSP的组成：一般的成份为：烷基苯并咪唑，有机酸，氯化铜及去离子水等。

二、OSP的优点

1. 热稳定性，在与同样为表面处理剂的FLUX比较时，发现OSP二次加热235℃后，表面无氧化现象，保护膜未被破坏。分别取OSP的样本及FLUX的样本两个，同时放入60℃，90％的恒温恒湿箱中，一周后，OSP的样本无明显变化，而FULX的样本表面，出现$小点，即被加热后氧化。

2. 管理简单性，OSP的工艺比较简单，也容易操作，客户端可以使用任何一种焊接方式对其进行加工，不需要特殊处理；在电路生产时，不必考虑表面均匀性的问题，也不必为其药液的浓度担心，简单方便的管理方式，防呆的作业方法。

3. 低成本，因其只与裸铜部分进行反应，形成无粘性、薄且均匀的保护膜，所以每平方米的成本低于其它的表面处理剂，可以说是所有表面处理工艺中，比较便宜的一种。

4. 减少污染，OSP中不含有直接影响环境的有害物质，如：铅及铅化合物，溴及溴化合物等，在自动生产线上，工作环境良好，设备要求不高。

5. 下游厂商方便组装，采用OSP进行表面处理，表面平整，印刷锡膏或粘贴SMD元件时，减少零件的偏移，同时降低SMD焊点空焊的机率。

三、以操作圣田SANTIN-808为实例，详细讲解OSP的应用

1. 产品简介：

SANTIN-808有三种：分别为SANTIN-8081(单双面)，SANTIN-8082(多层)，SANTIN-8083(双面多层混金板)，都是以第五代咪唑衍生物与铜的化学反应，在电路板铜表面与孔壁上形成极薄且均匀的有机覆膜。此有机覆膜耐热，免清洗。

2. 产品特性

除了与一般的OSP有共同的特性外，还有其特有的一些特性。

A. 良好的品质稳定性，如果使用真空包装，可保护铜面约一年内不产生氧化现象、变质，保持良好的焊锡性，其可以经过三次280℃加热，有机膜未产生氧化现象；

B. 采用稀醋酸溶液，较甲酸等其它体系，更加符合环保要求；

C. 化学性温和，低温制程，因此不会像喷锡(HASL)与化镍金处理后易产生防焊剥离的情形，加热时不产生有毒有害的气体；

D. 与喷锡制程相比较，减少“锡球”产生的问题；

3. 物理性质

A. 外观：透明淡$液体或透明淡蓝色液体；

B. PH(20℃)：3.9±0.3

C. 比重(20℃)：1.02±0.02

D. 气味：轻微醋酸味

E. 其他：符合UN／IATI规范要求，无危险性。

4. 处理流程(见图1)

5. 槽液维护

A、PH(20℃)：3.9±0.3

A-1、在槽液控制过程中，最为重要的是PH值，因PH值升高时，膜厚会增加厚度，当其降低时，膜厚会减少厚度；

A-2、防止外来的水或其它溶液进入OSP槽液中，同时预防槽液蒸发，这样会使PH值越来越高，当PH值超出控制范围时，用分析纯冰醋酸的溶液来调整PH值；

B、有效成分浓度60％～100％

B-1、浓度过高，槽液容易产生结晶现象；浓度太低时，铜面的有机膜变薄。

B-2、防止微蚀液混入OSP槽液中，会因为SO42-增加，铜箔表面出现异样的色泽，影响外观，且容易氧化。

C、有机膜的厚度0.20～0.35um

C-1、膜的厚度小于0.20um时，在储存或热循环处理时，铜箔表面易出现氧化现象；大于0.35um时，有可能在元件组装时，不被助焊剂完全去除而产生焊接不良；

C-2、如果使用无铅焊料，膜厚必须维持在0.20 ～0.35um之间。

D、液位

在槽体外侧，制作一个尺规，用于测量OSP的液位，每日检查，当液位有下降时，用原液补充，如果当天的消耗量过大(一般单面板25～30m2/L，双面板为15～20m2/L)，应及时联络厂商进行确认，同时自查一下OSP槽的前后压辘是否正常工作，基板有无带入水分或带走OSP原液。

E、OSP槽液调整

用此OSP药液不需要添加浓缩液，只需要添加补充剂即可，但切勿自行处理，应该通知供应商，由其派人员前来处理。

F、OSP槽液的更换

F-1、更换时机：槽液内有大量的SO42- 增加，而影响产品的品质；另外，每公升的处理量达到最大值(一般单面板30m2/L，双面板为20m2/L)；

F-2、更换方法：

F-2-1、先将槽内废液排干，因为OSP槽液中含有少许的铜离子，应该把废液排到指定的废水回收站，或用桶收集，交由有资格的环保处理中心或厂商作无害化处理；

F-2-2、再清洗槽体，在清洗前，折下槽内的滚轮，确认工作场所的通风设备在开启的状态，操作时请戴上眼罩、手套及防护衣等，防止皮肤与药液接触。用布擦拭槽体的结晶物，如果干布无法清除，可用5％盐酸加95％的甲醇进行擦拭，在确认清除干净后，用大量D.I水冲洗槽体，并打开排水管，冲洗完毕后，关闭排水管阀门；

F-2-3、向槽内注入D.I水，打开泵辅使水在槽内循环，以清洗管道及喷嘴中的杂物，约循环5分钟后，排干槽水的废水，用干布擦拭槽体，待其干燥后，用干布粘少许OSP原液再抹拭一次；

F-2-4、清洗滚轮，因为其在槽内长时间与OSP药液接触，当药液挥发后易产生结晶体，可用5％盐酸加95％的甲醇配制溶解液体，将滚轮置于清洗槽内，注入配制好的溶解液，浸泡到能容易洗掉为止，取出滚轮用水冲洗后，再用布擦干净，然后装回OSP槽内；

F-2-5、最后将OSP原液注入槽内。

6、设备使用材质

不锈钢、钛、硬PVC、PP、PE、碳纤维、ABS等。不可使用软EPT、软PVC、不锈钢焊接、橡胶及PVA等。

四、总结

应用OSP的电路板，在下游客户的使用时，可以降低焊接性的不良，在生产过程中，要求检查人员戴手套作业，以免手汗或水滴残留于焊点上，造成其成份分解。

在全球客户使用无铅焊接的环境下，一般的表面处理很难适应，OSP工艺作为不含有害物质，表面平整，性能稳定，价格低廉，使用简单的表面处理工艺，将是电路板业中表面处理的一个趋势，尤其是高密度的BGA及CSP也开始引进并使用。

[1].B-1datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/B-1_1824200.html.
[2].B-2datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/B-2_1824864.html.
[3].BGAdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/BGA_1071529.html.
[4].CSPdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/CSP_2363263.html.