OSP表面处理工艺简介30页PPT
OSP表面处理工艺简介精品名师资料
—— 制程管控重点
景旺电子（深圳）有限公司
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何谓PCB表面处理？
能够对PCB板的镀铜层起到防止氧化，并同时满
足PCB终端客户进行焊接需求的铜面最终保护层。
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PCB表面处理的类型？
一、满足有铅焊接 有铅喷锡（锡63/铅37） 二、满足无铅焊接（符合RoHS） 1、OSP 2、化学镍金 3、化学沉银 4、化学沉锡 5、电镀镍金 6、无铅喷锡
表面在保存环境差 的情况下易出现 OSP膜变色，焊接 不良等
电镍金后还经 过多道后工序， 表面处理后若 受到污染易产 生焊接不良
成本很高
完成沉锡表面处 理后如再受到高 温烘板或停放时 间较长，则可导 致沉锡层的减少
有可能产生银迁移 现象
密集IC位容易产生 高低不平的差异， 从而影响贴片的精 度
部分微小孔通孔容 易产生OSP不良现 象
可与无铅焊料和 免清洗助焊剂匹 配 适合于2-3次组装 工艺 可焊性可保持到6 个月
可与无铅焊料和 免清洗助焊剂匹 配 适合于2-3次组装 工艺 可焊性可保持到612个月
可与无铅焊料和免 清洗助焊剂匹配 适合于2-3次组装工 艺 可焊性可保持到6 个月 表面处理层平整， 易于进行元器件装 贴
表面处理层平整， 可焊性良好，打线 易于进行元器件 表面处理层平整， 良好，低表面电阻， 装贴，适合于高 易于进行元器件 并可耐多次接触(适 密度IC封装的 装贴 用于一些按键位置) PCB和FPC
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Solder joint Excellent strength Process Cost Waste Easy Lowest Easy
Ionic residues Lowest
OSP介绍
OSPOSP是印刷电路板(PCB)铜箔表面处理的符合RoHS指令要求的一种工艺。
OSP是Organic Solderability Preservatives的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux。
简单地说，OSP就是在洁净的裸铜表面上，以化学的方法长出一层有机皮膜。
这层膜具有防氧化，耐热冲击，耐湿性，用以保护铜表面于常态环境中不再继续生锈（氧化或硫化等）；但在后续的焊接高温中，此种保护膜又必须很容易被助焊剂所迅速清除，如此方可使露出的干净铜表面得以在极短的时间内与熔融焊锡立即结合成为牢固的焊点。
中文名OSP全称Organic Solderability Preservatives英文Preflux特点极短的时间目录1. 1 简介2. 2 处理方式3. 3 材料4. 4 工艺流程1. 5 工艺缺点2. 6 应用指南3. ▪包装储存4. ▪钢板设计1. ▪不良重工2. ▪温度曲线3. ▪测试OSP简介随着人们对电子产品的轻、薄、短、小型化、多功能化方向发展，印制线路板向着高精密度、薄型化、多层化、小孔化方向发展，尤其是SMT的迅猛发展，从而使SMT 用高密度薄板（如IC 卡、移动电话、笔记本电脑、调谐器等印制板）不断发展，使得热风整平工艺愈来愈不适应上述要求。
同时热风整平工艺使用的Sn-Pb 焊料也不符合环保要求，随着2006 年7 月1 日欧盟RoHS 指令的正式实施，业界急需寻求PCB 表面处理的无铅替代方式，最普遍的是有机焊料防护(OSP)、无电镀镍金沉浸(ENIG)、银沉浸以及锡沉浸。
OSP处理方式下图是常见的几种PCB 表面处理方式热风整平（Sn-Pb HASL）、浸Ag、浸Sn、OSP、无电镀镍浸金（ENIG）的性能比较，其中后4种适用于无铅工艺。
可以看出OSP的工艺简单、成本低，所以越来越受到业界的欢迎。
物理性能Sn-Pb HASL 浸Ag 浸Sn OSP ENIG保存寿命(月) 12 12 12 12 6可经历回流次数4 5 5 》4 4成本中等中等中等低高工艺复杂程度高中等中等低高工艺温度240°C 50°C 70°C 40°C 80°C厚度范围, 微米1-25 0.05-0.20 0.8-1.2 0.2-0.5 0.05-0.2Au 3-5Ni助焊剂兼容性好好好一般好OSP是Organic Solderability Preservatives 的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux。
OSP工艺简介
OSP反应过程介绍
(1)原液中的有效成分与清洁裸铜面发生络合反应, 覆上一层分子层 (2)该分子层继续与溶液中的铜离子络合
(3)溶液中的有效成分又与这些铜离子反应 (4)从而使有机膜交联并生长至要求厚度
Cu
Cu
Cu
Cu
Cu
Cu
Cu
Cu
Cu
Cu
Cu
Cu
Cu
Cu
OSP选择性铰链反应图示
OSP流程介绍
上料
除油
水洗
Cleaner
Rinse
水洗 Rinse
水洗 Rinse
微蚀
Microtech
水洗 Rinse
水洗 Rinse
OSP
水洗 Rinse
水洗 Rinse
水洗Rinse
水洗 Rinse
预浸
Sterling Predip
水洗 Rinse
吹/烘干
下料
主体药水槽作用及原理
表面处理OSP工艺原理教材
Cu2+
+
Cu
Cu+
+
Cu+
苯并三氮唑（咪唑）
9 Meadville Confidential
OSP工艺流程
OSP膜高分子结构
10 Meadville Confidential
OSP组成
OSP药液的大体结成如下： 烷基苯并咪唑 有机酸（甲酸、乙酸） 氯化铜
烷基苯并咪唑类有机化合物中的咪唑环与一价铜原子3d10形成配 位键从而形成络合物，而支链烷基间是通过范德华力而相互吸 引，所以形成了OSP保护膜，因其中有苯环的存在，所以，这层
保护膜具有很好的耐热性和高的热分解能力；
有机酸的加入可以增加烷基苯并咪唑在水溶液中的溶解度，促进 络合物膜的形成。但是过量的有机酸反而会使沉积在铜表面上的
OSP膜溶解，因而控制有机酸的加入时（即控制PH值是至关重要
的），一般PH值控制在：2.9-3.1 有机酸值控制在：250-290 。
11 Meadville Confidential
成膜厚度的控制
OSP工艺的关键是控制好防氧化膜的厚度。膜厚太薄，耐热冲击能力差， 在过回流焊时，膜层耐不住高温，最终影响焊接性；膜厚太厚，在电子装 配线时，不能很好的被助焊剂所溶解，影响焊接性能。 一般膜厚控制在：0.2-0.6 um 要得到均匀的膜厚，生产中必须控制好以下几个方面： 除油 除油效果的好坏直接影响到成膜质量。除油不良，则成膜不 均匀； 微蚀 微蚀的目的是形成粗糙的铜面，便于成膜。微蚀的速率直接 影响到成膜，因此，要形成稳定的膜厚，保持微蚀速率的稳定 性是非常重要的。 一般做选化板，微蚀速率：0.3-0.6 um； 全铜板，微蚀速率：1.0-1.5 um。
解决措施
表面处理OSP工艺原理教材-图文
目前最常见的也就是: 唑类（Azole）
概述
咪唑
概述
苯并三唑
OSP工艺流程
一、流程
除油
水洗
微蚀
水洗
吹干
水洗
OSP
预浸
烘干
注: GLICOAT 无预浸.
PH值: 2.9-3.1 酸值: 250-290
+
Cu+
OSP工艺流程
OSP膜高分子结构
OSP组成
OSP药液的大体结成如下: 烷基苯并咪唑 有机酸（甲酸、乙酸） 氯化铜
➢烷基苯并咪唑类有机化合物中的咪唑环与一价铜原子3d10形成配 ➢ 位键从而形成络合物，而支链烷基间是通过范德华力而相互吸 ➢ 引，所以形成了OSP保护膜，因其中有苯环的存在，所以，这层 ➢ 保护膜具有很好的耐热性和高的热分解能力； ➢有机酸的加入可以增加烷基苯并咪唑在水溶液中的溶解度，促进 ➢ 络合物膜的形成。但是过量的有机酸反而会使沉积在铜表面上的 ➢ OSP膜溶解，因而控制有机酸的加入时（即控制PH值是至关重要 ➢ 的），一般PH值控制在: 2.9-3.1 ➢ 有机酸值控制在: 250-290 。
4)检查并补充到标准液位稀 释铜离子或当槽
常见问题及解决方法
异常现象
OSP膜面有水 渍
产生原因
1)有叠板或卡板
解决措施
1)检查排除传动系统故障
2)烘干段温度不够或风 2)维护烘干段加热器和风面粗糙，呈 水纹或条状）
产生原因
1)预浸槽内的药液溅到前 后的滚轮上形成红色的“ 污垢”
间距的PCB； 膜脆易焊，能承受多次以上热冲击，并与任意焊料
osp工艺技术
osp工艺技术OSP工艺技术（Organic Solderability Preservative，有机焊接保护剂）是一种常用的表面处理技术，用于保护印刷电路板（PCB）表面的焊接垫面。
它是一种有机材料，可提供良好的焊接性能，防止氧化、腐蚀等问题。
OSP工艺技术主要分为四个步骤：清洁、活化、形成保护层和精整。
首先，清洁工艺将去除PCB表面的杂质和油脂，以确保焊接垫面的平整度和干净度。
接下来是活化步骤，目的是使PCB表面活化，并提高与保护层的附着力。
活化剂通常含有有机酸和界面活性剂。
第三步是形成保护层，通过浸入保护剂中使其吸附在PCB表面，形成一层有机保护膜。
最后的精整步骤则是通过高温烘烤来固化保护层，保证其稳定性和抗氧化性。
OSP工艺技术具有许多优势。
首先，它能够提供均匀的保护层，并且在焊接过程中容易脱除，不会产生焊渣和气泡。
其次，OSP工艺技术无需使用有害物质，符合环保要求，同时也减少了成本。
此外，它具有较低的处理温度，对PCB的热影响小，不会导致板材变形。
这使得OSP工艺技术成为高密度电子器件制造中的一种理想选择。
然而，OSP工艺技术也存在一些限制。
首先，保护层的厚度难以控制，对焊接工艺的要求较高。
其次，由于保护层相对较薄，不具备很强的耐蚀性，容易受到湿环境的影响，因此在湿度较高的环境下，需要采取额外的防护措施。
此外，OSP工艺技术对电化学镀金属层的焊接性能较差。
在实际应用中，选择合适的OSP保护剂和工艺参数对于确保焊接质量至关重要。
不同的电子产品对焊接性能的要求有所不同，因此需要根据具体情况进行调整。
此外，在PCB制造过程中，合理的工艺流程和严格的质量控制也是确保OSP工艺技术有效的关键。
总之，OSP工艺技术是一种常用的表面处理技术，能够有效地保护PCB表面的焊接垫面。
它具有许多优点，如环保、成本低、热影响小等。
但同时也存在一些限制，需要合理选择保护剂和工艺参数，以满足不同产品的要求。
通过合理的工艺流程和质量控制，可以确保OSP工艺技术的有效应用，提高电子产品的质量和可靠性。
OSP流程讲义.ppt
OSP流程简介
OSP要求； 一. OSP前必须是干净的铜面。 二.微蚀后必须要用纯水，全线不可有其他金属离子 污染(对设备，水质要求较高osp槽设备不可有金属） 三.REWORK前，必须将OSP膜退除干净。 四.OSP完工后，必须及时进行真空包装
（一般要求在48HR内）。
OSP流程简介
OSP异常板重工要求；
一. 必须先将osp膜退除干净。（用H2SO410%，或工 业酒精均可，但优先使用酒精以防强酸攻击S/M）
二. OSP 后异常板必需先退膜后修补，未退膜的板子禁止 烘烤否则板子会因无法退膜直接报废．
三.对设备，水质要求较高osp槽设备不可有金属。 四.对重工次数及板子必须严格控制，尤其是选择性化金
板受天线效应之影响，其微蚀量会成倍增加，重工３次甚
OSP流程简介
一 OSP基本流程：
入料
脱脂
水洗*2
微蚀
水洗*2
酸洗 水洗*2 OSP处理 水洗*4
吹干
烘干
出料
F2處理時間 . 處理溫度和皮膜之間的關係。
OSP流程简介
F2處理時間 . PH值和皮膜之間的關係。
OSP流程简介
烷基苯并咪唑与铜络合形成有机保焊膜之反应原理 为： 苯并咪唑环与铜的3d10结合形成错合离子团。所以 其苯环失去氢再与铜络合的速度取决于1氢与氢氧根结合 生成水的速度2烷基苯并咪唑环的多少。所以影响形成OSP 膜的最主要因素为：F2的浓度和PH值。
至可将１２００Ｕ“的铜厚ＰＡＤ全部咬蚀掉．
如下图：
OSP效应影响之 ＰＡＤ
正常ＯＳＰ ＰＡＤ
盲孔
讲义结束！ 谢谢！
1喷锡板：制造成本低，产量高。但其锡铅为重金属对 人体及环境污染较大切其焊垫表面不平整，贴件 时易形成“墓碑效应”已逐渐被业界所淘汰。
osp工艺
01
02
• 控制有机金属化合物的浓度和沉
积温度，影响薄膜性能
• 对基材进行预处理，提高基材与
• 调节稀释气体和反应气体的流量，
薄膜的结合力
改善薄膜性能
加强薄膜性能测试
03
04
加强后处理过程控制
• 采用合适的测试方法，准确评估
• 采用合适的表面处理方法，提高
薄膜性能
薄膜的稳定性
• 根据测试结果调整工艺参数，优
• 提高光电转换效率、降低成本等方面的技术创新，推动Osp工艺技术
的市场需求
表面工程领域
• 各种材料表面的处理需求不断增加，Osp工艺技术的市场需求扩大
• 提高耐腐蚀性、耐磨损性等方面的技术创新，推动Osp工艺技术的市场
需求
⌛️
03
Osp工艺技术的主要设备及材料
Osp工艺技术的主要设备
01
真空沉积设备
• 具有较低的活性，不易与稀释气体发生反应
04
Osp工艺技术的工艺流程及操作要点
Osp工艺技术的工艺流程
01
预处理基材
• 清洁基材表面，去除杂质
02
03
• 对沉积薄膜进行导电性、光学性能、耐腐
• 将有机金属化合物和稀释气体通入真空室
• 在真空环境下进行热分解或化学气相沉积
• 进行表面处理，提高基材与薄膜的结合力
化薄膜性能
作，避免损坏薄膜
Osp工艺技术的质量控制
基材质量控制
沉积过程控制
薄膜性能测试
后处理过程控制
• 保证基材的来源和性能，
• 控制有机金属化合物的
• 采用合适的测试方法，
• 采用合适的表面处理方
避免杂质影响薄膜性能
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可焊性可保持到12 个月
可焊性最佳，易于 与焊料形成良好键 合的合金层
可与无铅焊料和免 清洗助焊剂匹配
适合于2-3次组装工 艺
可焊性可保持到6 个月
表面处理层平整， 易于进行元器件装 贴
电镍金 (Ni/Au Plating)
在电路板裸铜 表面上电镀铜/ 镍/金镀层，镍 层约3-8um，金 层约1-3 u"。
何谓PCB表面处理？
能够对PCB板的镀铜层起到防止氧化，并同时满 足PCB终端客户进行焊接需求的铜面最终保护层。
PCB表面处理的类型？
一、满足有铅焊接 有铅喷锡（锡63/铅37）
二、满足无铅焊接（符合RoHS） 1、OSP 2、化学镍金 3、化学沉银 4、化学沉锡 5、电镀镍金 6、无铅喷锡
什么是OSP？
PCB表面处理比较
OSP Ni/Au
Tin
HAL
Solderability Fair Fair
Fair
Good
Solder joint strength
Excellent
Fair
Fair
Good
Process Easy Difficult Difficult Difficult
Cost Lowest Highest High High
沉锡 （Immersion Tin)
沉银 (Immersion silver)
无铅喷锡 (Lead free HASL)
OSP
电镍金 (Ni/Au Plating)
有机会出现黑焊盘
有可能出现锡须
不能接触含硫物质
有可能会出现锡须 （通过焊料选择可 控制在危害界限之 内）
客户装配重工困难
内应力稍高
缺点
表面处理后若受到 污染易产生焊接不 良
通过一种替代咪唑(1,3-二氮杂茂)衍生物的活性组分 与金属铜表面发生的化学反应，Glicoat-SMD F2 在PCB的 线路和通孔等焊接位置会形成均质、极薄、透明的有机涂 覆层。优良的耐热性，能适用于免洗助焊剂和锡膏。
Glicoat-SMD F2 反应机理
Cu
Cu
Cu
N
R N
R N
目录
OSP制程介绍与管控解析 OSP板储存条件与对策 OSP板与SMT制程管控
OSP制程介绍与管控解析
—— 何谓PCB表面处理 —— PCB表面处理的类型 —— OSP的基本概念 —— OSP与其他表面处理工艺的比较 —— Glicoat-SMD F2反应机理 —— Glicoat-SMD F2工艺流程 —— 制程管控重点
沉锡
沉银
无铅喷锡
（Immersion Tin) (Immersion silver) (Lead free HASL)
OSP
在电路板裸铜表 面经化学置换反 应形成一层洁白 而致密的锡镀层， 厚度约0.7-1.2um。
在电路板裸铜表面 在电路板裸铜表 在电路板裸铜表面 沉积形成一层平整 面经化学置换反 经热风整平形成一 而致密的有机覆盖 应形成一层洁白 层较光亮而致密的 层，厚度约0.2而致密的银镀层， 无铅覆盖锡合金层， 0.6um，既可保护 厚度约0.15-0.4um。 厚度约1-40um。 铜面，又可保证焊
在PCB制作过程中，为了使焊接点位的铜表面在 后续的工序中具有良好的焊接性能，需要对这些电位 进行相应的表面处理，如喷锡、电镀镍金、化学镍金 等。
OSP中文为：有机可焊性抗氧化处理（Organic Solder-ability Preservatives，英文缩写为OSP）是多种 表面处理方法当中的一种。
Waste
Easy Difficult Difficult Difficult
Ionic residues Lowest Fair
Fair Highest
PCB表面处理优点比较
工艺 机理
优点
沉镍金ENIG （Electroless Nickel
Immersion Gold)
先在电路板裸铜表 面反应沉积形成一 层含磷7-9%的镍镀 层，厚度约3-5um， 再于镍表面置换一 层厚度约0.050.15um的纯金层。
有可能产生银迁移 现象
密集IC位容易产生 高低不平的差异， 从而影响贴片的精 度
部分微小孔通孔容 易产生OSP不良现 象
线路侧面为裸 铜，若使用环 境较潮湿时可 导致绝缘性能 下降
Glicoat-SMD F2
Glicoat-SMD F2是日本四国化成株式会社（ SHIKOKU ） 之满足无铅焊接之OSP产品，也是我司目前使用之产品。
表面易被污染而 影响焊接性能
表面易被污染，银 面容易变色，从而 影响焊接性能和外 观
表面处理温度高， 可能会影响板材和 阻焊油墨的性能
表面在保存环境差 的情况下易出现 OSP膜变色，焊接 不良等
电镍金后还经 过多道后工序， 表面处理后若 受到污染易产 生焊接不良
成本很高
完成沉锡表面处 理后如再受到高 温烘板或停放时 间较长，则可导 致沉锡层的减少
接性能。
表面平整，厚度均 表面平整，厚度 表面洁白平整，
匀
均匀
厚度均匀
表面光亮平整，有 一定的厚度差异 (与PCB产品焊盘 设计有关)
覆盖层平整
可与无铅焊料和免 清洗助焊剂匹配
可与无铅焊料和 免清洗助焊剂匹 配
可与无铅焊料和 免清洗助焊剂匹 配
适合于多次组装工 适合于2-3次组装 适合于2-3次组装
艺
工艺
工艺
可焊性可保持到12 可焊性可保持到6 可焊性可保持到6-
个月
个月
12个月
可焊性良好，打线 良好，低表面电阻， 并可耐多次接触(适 用于一些按键位置)
表面处理层平整， 易于进行元器件 装贴，适合于高 密度IC封装的 PCB和FPC
表面处理层平整， 易于进行元器件 装贴
可与无铅焊料和免 清洗助焊剂匹配
Cu
Cu
Cu
Cu
N
R N
Cu
N
R N
Cu PCB
N
R N
Cu
N R
N
N R
N
Cu
OSP制程工艺流程
除油
微蚀
防氧化
OSP关键流程控制方案
关键流程
微蚀： 微蚀深度及返工次数
防氧化： 膜厚
为什么需要特殊管制微蚀深度？
表面平整，但 有一定的厚度 差异（与PCB 的排版设计有 关）
可与无铅焊料 和免清洗助焊 剂匹配
适合于多次组 装工艺
可焊性可保持 到12个月
金手指位置可 适合于反复插 接（耐磨性能 和耐腐蚀性能 良好）
PCB表面处理缺点比较
工艺
沉镍金ENIG （Electroless Nickel
Immersion Gold)