基于OSP在印刷電路板的應(yīng)用

摘要:本文主要介紹OSP在應(yīng)用時的流程及維護事項。以其簡單、方便、節(jié)約的特性，使用的范圍越來越廣，很快得到各電路板廠商及其客戶的認(rèn)可，在環(huán)境保護為主題的當(dāng)今社會，OSP的應(yīng)用更顯示出其在電路板表面處理的優(yōu)越性。

在社會高速發(fā)展的今天，環(huán)境保護要求電路板行業(yè)減少污染，而按照傳統(tǒng)的工藝，如：噴錫(又名：熱風(fēng)整平)。在2005年之前，是有鉛時代，當(dāng)時常用6337的鉛錫進(jìn)行加工電路板，大家知道，鉛是一種有害的物質(zhì)，對水質(zhì)和氣體都有不同程度的影響。從2006年開始，各終端客戶及政府的要求下，改變?yōu)闊o鉛(用錫銀銅或錫銅作為焊接的原料)，此工藝對環(huán)境的影響減少，但成本無形中增加了不少，且銀和銅都為重金屬。為降低成本，保護環(huán)境，OSP的應(yīng)用將成為一種趨勢。

一、認(rèn)識OSP

1. OSP是一組英文縮寫：Organic Solderability Preservative)，稱為有機可焊性保護劑，又稱為耐熱預(yù)焊劑，在電路板業(yè)界中，稱為防氧化劑。

2. OSP的組成：一般的成份為：烷基苯并咪唑，有機酸，氯化銅及去離子水等。

二、OSP的優(yōu)點

1. 熱穩(wěn)定性，在與同樣為表面處理劑的FLUX比較時，發(fā)現(xiàn)OSP二次加熱235℃后，表面無氧化現(xiàn)象，保護膜未被破壞。分別取OSP的樣本及FLUX的樣本兩個，同時放入60℃，90％的恒溫恒濕箱中，一周后，OSP的樣本無明顯變化，而FULX的樣本表面，出現(xiàn)$小點，即被加熱后氧化。

2. 管理簡單性，OSP的工藝比較簡單，也容易操作，客戶端可以使用任何一種焊接方式對其進(jìn)行加工，不需要特殊處理；在電路生產(chǎn)時，不必考慮表面均勻性的問題，也不必為其藥液的濃度擔(dān)心，簡單方便的管理方式，防呆的作業(yè)方法。

3. 低成本，因其只與裸銅部分進(jìn)行反應(yīng)，形成無粘性、薄且均勻的保護膜，所以每平方米的成本低于其它的表面處理劑，可以說是所有表面處理工藝中，比較便宜的一種。

4. 減少污染，OSP中不含有直接影響環(huán)境的有害物質(zhì)，如：鉛及鉛化合物，溴及溴化合物等，在自動生產(chǎn)線上，工作環(huán)境良好，設(shè)備要求不高。

5. 下游廠商方便組裝，采用OSP進(jìn)行表面處理，表面平整，印刷錫膏或粘貼SMD元件時，減少零件的偏移，同時降低SMD焊點空焊的機率。

三、以操作圣田SANTIN-808為實例，詳細(xì)講解OSP的應(yīng)用

1. 產(chǎn)品簡介：

SANTIN-808有三種：分別為SANTIN-8081(單雙面)，SANTIN-8082(多層)，SANTIN-8083(雙面多層混金板)，都是以第五代咪唑衍生物與銅的化學(xué)反應(yīng)，在電路板銅表面與孔壁上形成極薄且均勻的有機覆膜。此有機覆膜耐熱，免清洗。

2. 產(chǎn)品特性

除了與一般的OSP有共同的特性外，還有其特有的一些特性。

A. 良好的品質(zhì)穩(wěn)定性，如果使用真空包裝，可保護銅面約一年內(nèi)不產(chǎn)生氧化現(xiàn)象、變質(zhì)，保持良好的焊錫性，其可以經(jīng)過三次280℃加熱，有機膜未產(chǎn)生氧化現(xiàn)象；

B. 采用稀醋酸溶液，較甲酸等其它體系，更加符合環(huán)保要求；

C. 化學(xué)性溫和，低溫制程，因此不會像噴錫(HASL)與化鎳金處理后易產(chǎn)生防焊剝離的情形，加熱時不產(chǎn)生有毒有害的氣體；

D. 與噴錫制程相比較，減少“錫球”產(chǎn)生的問題；

3. 物理性質(zhì)

A. 外觀：透明淡$液體或透明淡藍(lán)色液體；

B. PH(20℃)：3.9±0.3

C. 比重(20℃)：1.02±0.02

D. 氣味：輕微醋酸味

E. 其他：符合UN／IATI規(guī)范要求，無危險性。

4. 處理流程(見圖1)

5. 槽液維護

A、PH(20℃)：3.9±0.3

A-1、在槽液控制過程中，最為重要的是PH值，因PH值升高時，膜厚會增加厚度，當(dāng)其降低時，膜厚會減少厚度；

A-2、防止外來的水或其它溶液進(jìn)入OSP槽液中，同時預(yù)防槽液蒸發(fā)，這樣會使PH值越來越高，當(dāng)PH值超出控制范圍時，用分析純冰醋酸的溶液來調(diào)整PH值；

B、有效成分濃度60％～100％

B-1、濃度過高，槽液容易產(chǎn)生結(jié)晶現(xiàn)象；濃度太低時，銅面的有機膜變薄。

B-2、防止微蝕液混入OSP槽液中，會因為SO42-增加，銅箔表面出現(xiàn)異樣的色澤，影響外觀，且容易氧化。

C、有機膜的厚度0.20～0.35um

C-1、膜的厚度小于0.20um時，在儲存或熱循環(huán)處理時，銅箔表面易出現(xiàn)氧化現(xiàn)象；大于0.35um時，有可能在元件組裝時，不被助焊劑完全去除而產(chǎn)生焊接不良；

C-2、如果使用無鉛焊料，膜厚必須維持在0.20 ～0.35um之間。

D、液位

在槽體外側(cè)，制作一個尺規(guī)，用于測量OSP的液位，每日檢查，當(dāng)液位有下降時，用原液補充，如果當(dāng)天的消耗量過大(一般單面板25～30m2/L，雙面板為15～20m2/L)，應(yīng)及時聯(lián)絡(luò)廠商進(jìn)行確認(rèn)，同時自查一下OSP槽的前后壓轆是否正常工作，基板有無帶入水分或帶走OSP原液。

E、OSP槽液調(diào)整

用此OSP藥液不需要添加濃縮液，只需要添加補充劑即可，但切勿自行處理，應(yīng)該通知供應(yīng)商，由其派人員前來處理。

F、OSP槽液的更換

F-1、更換時機：槽液內(nèi)有大量的SO42- 增加，而影響產(chǎn)品的品質(zhì)；另外，每公升的處理量達(dá)到最大值(一般單面板30m2/L，雙面板為20m2/L)；

F-2、更換方法：

F-2-1、先將槽內(nèi)廢液排干，因為OSP槽液中含有少許的銅離子，應(yīng)該把廢液排到指定的廢水回收站，或用桶收集，交由有資格的環(huán)保處理中心或廠商作無害化處理；

F-2-2、再清洗槽體，在清洗前，折下槽內(nèi)的滾輪，確認(rèn)工作場所的通風(fēng)設(shè)備在開啟的狀態(tài)，操作時請戴上眼罩、手套及防護衣等，防止皮膚與藥液接觸。用布擦拭槽體的結(jié)晶物，如果干布無法清除，可用5％鹽酸加95％的甲醇進(jìn)行擦拭，在確認(rèn)清除干凈后，用大量D.I水沖洗槽體，并打開排水管，沖洗完畢后，關(guān)閉排水管閥門；

F-2-3、向槽內(nèi)注入D.I水，打開泵輔使水在槽內(nèi)循環(huán)，以清洗管道及噴嘴中的雜物，約循環(huán)5分鐘后，排干槽水的廢水，用干布擦拭槽體，待其干燥后，用干布粘少許OSP原液再抹拭一次；

F-2-4、清洗滾輪，因為其在槽內(nèi)長時間與OSP藥液接觸，當(dāng)藥液揮發(fā)后易產(chǎn)生結(jié)晶體，可用5％鹽酸加95％的甲醇配制溶解液體，將滾輪置于清洗槽內(nèi)，注入配制好的溶解液，浸泡到能容易洗掉為止，取出滾輪用水沖洗后，再用布擦干凈，然后裝回OSP槽內(nèi)；

F-2-5、最后將OSP原液注入槽內(nèi)。

6、設(shè)備使用材質(zhì)

不銹鋼、鈦、硬PVC、PP、PE、碳纖維、ABS等。不可使用軟EPT、軟PVC、不銹鋼焊接、橡膠及PVA等。

四、總結(jié)

應(yīng)用OSP的電路板，在下游客戶的使用時，可以降低焊接性的不良，在生產(chǎn)過程中，要求檢查人員戴手套作業(yè)，以免手汗或水滴殘留于焊點上，造成其成份分解。

在全球客戶使用無鉛焊接的環(huán)境下，一般的表面處理很難適應(yīng)，OSP工藝作為不含有害物質(zhì)，表面平整，性能穩(wěn)定，價格低廉，使用簡單的表面處理工藝，將是電路板業(yè)中表面處理的一個趨勢，尤其是高密度的BGA及CSP也開始引進(jìn)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.