OSP板 化金板 化银板 喷锡板等工艺区别
FPC板界业所用表面处理
一. 目前FPC板界业所用表面处理有以下几种1.OSP2.电镀锡铅3.电镀纯锡4.化学锡5.喷锡6.电镀金7. 化学金8.化学银二.他们之间的比较.1. 就价格讲: OSP<电镀锡铅<电镀纯锡<化学锡<喷锡<电镀金<化学金2. 就电镀原理解：OSP,化学锡,喷锡,化学金,四种表面处理：他们在制作过程中不需要任何导电线,就可以进行表面处理; 电镀锡铅,电镀纯锡,电镀金三种表面处理一定要有电镀线才可以进行电镀.不然形成不了回路就无法形成相应的表面处理.一般化学方式即不需要导电线的表面处理,其镀层一般较薄,镀不厚,他们一般是通过化学的置换反应方式进行的,但OSP 不一样是经过浸泡涂覆而成而一般电镀的表面处理可以根据客户不同要求进行电镀,其厚度分别如下：3 . 无铅制程:OSP,电镀纯锡,化学锡,电镀金,化学金均可以满足无铅制程,并满足欧盟提出的RoHS要求. 而电镀锡铅+喷锡不符合无铅要求,不满足欧盟提出ROHS要求而将逐渐淘汰.4 . 可焊性比较(公司内部实验所得)其实刚刚进行过表面处理后的新的铜面其焊接性最好,但因其在空气中易产生氧化,故在其表面常进行一些保护,就是我们长说的表面处理,从以上表面处理其可焊性比较如下：OSP>喷锡>电镀锡铅>化学金>电金>电镀纯锡>化学锡三. 电镀金一般情况电镀金都需要先镀镍,其作用是作为金层的底层的耐磨性,同时阻挡基体铜向金层扩散,镍层厚度一般不低于2-2.5um镍层目前分为硫酸镍与氨基磺酸镍,氨基磺酸镍内应力小较柔软,硫酸镍内应力大,在FPC行业一般不用硫酸镍.电镀金常分两种,一种是板面镀金和扦头镀金,板面镀金,其金层要求较薄镀层厚度一般为0.03um-0.1um具有良好的导电性和可焊性.扦头镀金俗称金手指镀金.镀的是硬金,这是一种含有CO,Ni,Fb,Sb等金属元素的合金镀层,合金元素的含量约为0.2%其硬度,耐磨性都高于纯金镀层,一般的镀金层要求较厚,当然金层越厚其价格越贵,另外电镀金还有一种金为软金,即是电镀纯金这种金层常用做Bonding用,电镀金是在外界电流的情况下才可以镀故需要每个Pad 均可牵线且允许牵线才可以施镀.四. 化学镍金(EN/IG –Electroless Nikel and Immersion Gold)化学镀镍是利用镍盐溶液在强还原剂次亚硫酸钠的作用下,使镍离子还原成金属镍同时次亚硫酸盐分解析出磷,因而在具有催化表面的镀件上获得Ni-P合金层,浸金是一种无须还原剂的典型置换反应,当化学镍表面进入到浸金槽液中,镍层被溶解抛出两个电子的同时其金属也随即自镍表面取得电子而沉积在镍金层上,一旦镍表面全被金层所盖满后金层的沉积反应逐渐停止,很难得到相当的厚度, 一般化金厚度为0.03-0.1um,化学镍金层中,化学镀镍是主体,化学金只是为了防止镍层纯化,一般化学镀镍层厚度为2-5um沉金层为0.03-0.1um由于无电沉积的化学镀层,镀层厚度均为一致,可以到达施镀的任何部位, 具有可焊,导电,散热功能.五.喷锡(HASL)喷锡学名为热风整平,它的功能原理是印制板浸入熔融的焊料中,再利用热风将印制板表面及孔内多余焊料去掉,剩余的焊料均为涂覆在焊盘及和孔内无阻焊膜的线路,表面焊接,及封装的焊盘上,一般是230-240℃2-3S, 此种表面处理他的缺陷是厚度不均匀,对于FPC板易造成压伤折皱,另外HASL在Pitch 小于o.5mm时无法用HASL,常易造成短路,架桥.六. OSPOSP是(organic solderability preserVatives)的英文缩为,意为有机保焊剂,是在干净的铜面形成的一种保护铜面不生锈的保护膜,但在焊接前又能被稀酸或助焊剂所迅速除去. 而令裸铜表面瞬间仍能展现良好的可焊性一般膜厚为0.35um.优点是焊盘平坦,可平稳的作SMT锡膏印刷与放置芯片,能替代HASL与化镍金.但有以下缺点:1.不耐多次焊接,OSP透明不易测量,目视难以检查.OSP Rework必须特别小心.七. 镀锡铅镀锡铅的原理是在电流的情况下在板面镀上63%锡及37%的铅,其优点是较容易的控制客户要求的镀层厚度且平整,一般情况下的厚度为4-10um,但是为了焊接的可靠度,客户也会将镀层厚度提高,但是厚度越高其在压合时易形成锡短.另锡铅焊接性能优异,因锡与铅是当前锡与任何合金组合熔点最低的一种组合.降低了焊接温度,相应的也降低了与之相配套使用的材料及电子组件的耐温要求.八. 化学锡与电镀锡目前所开发出来的化学锡与电镀锡,是应无欧盟无铅技术的要求产生的, 因铅对于人体及环境有害, 铅在人体内的积累会引起神经系统的紊乱, 对血液系统和肾产生不良影响.化学锡:一般的厚度为0.5um—1um, 化学镀纯锡可以得到精细.致密.纯锡的沉积层.优点:无铅,减少热应力对FPC产生的影响, 可多次焊接,表面平整.缺点:易氧化,应尽快用,不要储存太长时间,焊接时用无铅焊料,温度要求高,REFLOW一般要求260度.电镀纯锡:其厚度可根据客户要求镀厚优点: 无铅,可多次焊接,表面平整.缺点:焊接时用无铅焊料,焊接温度高,REFLOW温度一般要求260度.九.FPC成品表面处理工艺-储存期限储存环境: 温度: 25±5℃相对湿度: 60±5%1. 电镀镍金处理: 储存期限: 12个月(真空包装) 10个月(一般包装)2. 化学镍金处理: 储存期限: 10个月(真空包装) 6个月(一般包装)3. 电镀锡铅处理: 储存期限: 8个月(真空包装) 5个月(一般包装)4. 化学锡处理: 储存期限: 3个月(真空包装) 1个月(一般包装)5. 水性松香(OSP)处理: 储存期限: 3个月(真空包装) 1个月(一般包装)6. 电镀纯锡处理: 储存期限: 10个月(真空包装) 6个月(一般包装。
PCB各种表面处理介绍
浸鍍錫之熱力學
浸鍍錫之反應機制
浸鍍錫流程
儲存環境: 化錫成品(真空包裝後): 存放溫度:25℃(50~60RH%)---存放期限：6個月。 化錫成品(成品現場置放)： 存放溫度:25℃(50~60RH%)---存放期限1天內(1天內需完成真 空包裝作業)；化錫板於客戶端上件作業時，需在24小時內完 成(雙面作業)。 化錫成品(客戶端包裝拆開後)： 存放溫度:25℃(50~60RH%)---存放期限:24小時內。
建議事項: A.化錫板建議於板廠交貨後3個月內，完成打件動作，若存放
條件優良，可保存至6個月。(可烘烤 但溫度需小於110℃ 時間:1小時內) B.化錫板若產生氧化異常，可進行重工。 C.板子存放時間超過6個月，建議報廢處理。
1-4化鎳浸金(Electroless Nickel Immersion Gold, ENIG)
浸鍍金之反應機構
化學鎳溶液的成分及其作用
儲存環境: 化金成品(真空包裝後): 存放溫度:23~25℃(50~60RH%)---存放期限：6個月。 化金成品(成品現場置放)： 存放溫度:23~25℃(50~60RH%)---存放期限2天內(2天內需完 成真空包裝作業)；化金板於客戶端上件作業時，需在24小時 內完成(雙面作業)。 化金成品(客戶端包裝拆開後)： 存放溫度:23~25℃(50~60RH%)---存放期限:2天內。
建議事項: A.化金板建議於板廠交貨後3個月內，完成打件動作，若存放
條件優良，可保存至6個月(擺放超過3個月需烘烤)。 B.化金板若產生氧化異常，可進行重工。 C.板子存放時間超過6個月，需先進行烘烤後，再取幾片空板過
IR-Reflow，若無爆板異常，其餘板子才可正常上件。
二. 各種表面處理之優缺點比較:
OSP工艺和化金工艺比较
• OSP 工艺的缺点 OSP当然也有它不足之处，例 如实际配方种类多，性能不一。也就是说供应商 的认证和选择工作要做得够做得好。 OSP工艺的 不足之处是所形成的保护膜极薄，易于划伤（或 擦伤），必须精心操作和运放。同时，经过多次 高温焊接过程的OSP膜（指未焊接的连接盘上 OSP膜）会发生变色或裂缝，影响可焊性和可靠 性。锡膏印刷工艺要掌握得好，因为印刷不良的 板不能使用IPA等进行清洗，会损害OSP层。透 明和非金属的OSP层厚度也不容易测量，透明性 对涂层的覆盖面程度也不容易看出，所以供应商 这些方面的质量稳定性较难评估； OSP技术在焊 盘的Cu和焊料的Sn之间没有其它材料的IMC隔离， 在无铅技术中，含Sn量高的焊点中的SnC工艺和化金工艺 比较
•
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。 简单的说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时间内与熔融焊锡立即结合成为牢固的焊点。 其实 OSP并非新技术，它实际上已经有超过35年，比SMT历史还长。OSP具备许 多好处，例如平整面好，和焊盘的铜之间没有IMC形成，允许焊接时焊料和 铜直接焊接（润湿性好），低温的加工工艺，成本低（可低于HASL），加工 时的能源使用少等等。OSP技术早期在日本十分受欢迎，有约4成的单面板使 用这种技术，而双面板也有近3成使用它。在美国，OSP技术也在1997年起 激增，从1997以前的约10%用量增加到1999年的35%。 OSP有三大类的材 料：松香类（Rosin），活性树脂类（Active Resin）和唑类（Azole）。目前 使用最广的是唑类OSP。唑类OSP已经经过了约5代的改善,这五代分别名为 BTA，IA，BIA，SBA和最新的APA。早期的BTA类对湿度敏感，库存寿命很 短（3个月），不能承受多次加热，而且需要较强的焊剂，所以性能不是很好。 一直到70年代有日本开发的第三代BIA类OSP后才有较显著的改善。美国市 场也在80年代开始采用这类OSP，同时被正在发展的SMT所接受。不过BIA 的耐热性仍然是个弱点。目前仍然有供应商提供BIA类的OSP，但逐渐在为 新一代的SBA所取代。 SBA是1997年的研发成果，有美国IBM推出而后得到 在OSP技术上享有盛名的日本“四国化学”公司的改善。在保护性和耐热性 有显著的加强。其耐热性已经可以承受3次的回流处理（但多次加热后需要较 强的焊剂）。SBA是目前OSP供应的主流。成本低于传统的HASL，所以在 锡铅时代已经被大量的使用，尤其是单面板上。在双面回流板以及混装板工 艺应用上却仍然有些顾虑.
PCB表面处理
喷锡板我们厂是按PAD的面积算的，不过我做了5年PCB了，客户指定喷锡厚度的板子很少。
沉锡板大概0.8-1.2um沉金ENIG 金厚0.05um min 镍厚3um min （IPC 4552）沉银0.12um min 典型值0.2~0.3um （IPC4553)电金金厚0.8um 镍厚2.54 um min (IPC 6012)OSP 我们厂能0.2~0.5um至于极限能力，厂子和厂子的能力不一样。
具体问题要具体分析OSP不同于其它表面处理工艺之处为：它是在铜和空气间充当阻隔层；简单地说PCB常见的表面处理有喷锡、化锡、化镍/金、化银、电镍/金、OSP等几种。
裸铜板：优点：成本低、表面平整，焊接性良好（在还没有氧化的情况下）。
缺点：容易受到酸及湿度影响，不能久放，拆封后需在2小时内用完，因为铜暴露在空气中容易氧化；无法使用于双面制程，因为经过第一次回流焊后第二面就已经氧化了。
如果有测试点，必须加印锡膏以防止氧化，否则后续将无法与探针接触良好。
喷锡板（HASL，Hot Air Solder Levelling，热风焊锡整平）：优点：可以获得较佳的Wetting效果，因为镀层本身就是锡，价钱也较低，焊接性能佳。
缺点：不适合用来焊接细间隙脚以及过小的零件，因为喷锡板的表面平整度较差。
在PCB 制程中容易产生锡珠（solder bead），对细间脚（fine pitch）零件较易造成短路。
使用于双面SMT制程时，因为第二面已经过了第一次高温回流焊，极容易发生喷锡重新熔融而产生锡珠或类似水珠受重力影响成滴落的球状锡点，造成表面更不平整进而影响焊锡问题。
化金板（ENIG，Electroless Nickel Immersion Gold，无电镀镍浸金）：优点：不易氧化，可长时间储放，表面平整，适合用于焊接细间隙脚以及焊点较小的零件。
有按键线路电路板的首选（如手机板）。
可以重复多次回流焊也不太会降低其锡焊性。
OSP工艺和化金工艺比较
• 解决： ① 适当降低温度、浓度和PH值。 ② 加强过滤，最好用5μm的滤芯边疆过滤。 同时加强板子的振动频率和幅度，便于赶 走板面上附着的氢气。 ③ 加强前处理，同 时检查铜面是否粗糙，杜决来料不良
• 露铜
• 原因： ① 反面沾异物 ② 湿膜显影不净和 水洗不净 ③ 钯附着力不够 ④ 活化后水洗 过长 ⑤ 镍槽药水管控失衡。 • 解决： ① 加重刷磨（追踪异物来源） ② 湿膜制程检讨心改善 ③ 控制去脂槽的 Cu2+含量（小于7g/L） ④ 缩短水洗时间 （15SEC） ⑤ 严格按比例添加，同时根据 化验结果结果调整
• OSP 工艺的缺点 OSP当然也有它不足之处，例 如实际配方种类多，性能不一。也就是说供应商 的认证和选择工作要做得够做得好。 OSP工艺的 不足之处是所形成的保护膜极薄，易于划伤（或 擦伤），必须精心操作和运放。同时，经过多次 高温焊接过程的OSP膜（指未焊接的连接盘上 OSP膜）会发生变色或裂缝，影响可焊性和可靠 性。锡膏印刷工艺要掌握得好，因为印刷不良的 板不能使用IPA等进行清洗，会损害OSP层。透 明和非金属的OSP层厚度也不容易测量，透明性 对涂层的覆盖面程度也不容易看出，所以供应商 这些方面的质量稳定性较难评估； OSP技术在焊 盘的Cu和焊料的Sn之间没有其它材料的IMC隔离， 在无铅技术中，含Sn量高的焊点中的SnCu增长 很快，影响焊点的可靠性。
• 2、微蚀 微蚀的目的是形成粗糙的铜面，便 于成膜。微蚀的厚度直接影响到成膜速率， 因此，要形成稳定的膜厚，保持微蚀厚度 的稳定是非常重要的。一般将微蚀厚度控 制在1.0-1.5um比较合适。每班生产前，可 测定微蚀速率，根据微蚀速率来确定微蚀 时间。
• 3、成膜 成膜前的水洗最好采有DI水，以防 成膜液遭到污染。成膜后的水洗也最好采 有DI水，且PH值应控制在4.0-7.0之间，以 防膜层遭到污染及破坏。OSP工艺的关键 是控制好防氧化膜的厚度。膜太薄，耐热 冲击能力差，在过回流焊时，膜层耐不往 高温（190-200°C），最终影响焊接性能， 在电子装配线上，膜不能很好的被助焊剂 所溶解，影响焊接性能。一般控制膜厚在 0.2-0.5um之间比较合适。
OSP表面处理工艺简介
Waste
Easy Difficult Difficult Difficult
Ionic residues Lowest Fair
Fair Highest
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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。
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。
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Glicoat-SMD F2 反应机理
Cu
Cu
Cu
Cu
N
N
N
R N
R N
R N
Cu
Cu
Cu
Cu
N
R N
Cu
N
R N
Cu PCB
N
R N
Cu
N R
N
N R
N
Cu
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OSP制程工艺流程
除油
微蚀
防氧化 PAGE 12
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
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为什么需要特殊管制微蚀深度？
H2SO4-H2O2体系
过硫酸盐体系
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微蚀深度管制
1、微蚀深度：1.5-2.5um 2、返工次数：＜2次 3、微蚀体系：H2SO4-H2O2体系
osp培训教材
二、宏泽电子F22G系列药水介绍
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F22G應用及特性
應用： 印刷電路板(PCB、FPC) 與IC載板之無鉛焊墊 特性 ： 低成本表面處理技術 均勻的保護膜，提供最平坦的焊墊表面 較低的表面離子污染度 只在銅面上形成皮膜，防止金面上的變色污染 耐熱性優異,經多次迴焊處理後仍有極佳的焊錫性 優異的耐濕性，具有一年的保護銅能力 相容於無鉛化 (Lead-free) SMT製程 相容於免洗型（No-Clean）SMT製程 非揮發性溶劑之水溶性溶液，安全性高 低溫操作，增加電路板結構穩定性 化學性質溫和、不攻擊防焊綠漆
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OSP的耐热性
OSP的耐热性是无铅化焊接过程中的核心问题.由于OSP的组成中,不仅含有高活性咪唑类与新鲜铜表面形成牢固的络合体,而且在无铅焊接高温度下不发生分解和逸出气体,因此要采用高分解温度OSP产品.目前,主要走向采用耐热性高的烷基苯基咪唑类组成. 烷基苯基咪唑类的热分解温高达354.7℃衍生式苯基咪唑类的热分解温度为240~260 ℃之间.因此,烷基苯基咪唑类的OSP明显地提高了分解温度和耐热性,完全适宜于无铅化焊接温度下多次回流焊接的应用.
绿油限制
有
有
有
无
无
焊点IMC
Cu6Sn5
Ni3Sn4
Cu6Sn5
Cu6Sn5
Cu6Sn5
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4、有机保焊剂（OSP）的未来
有机保焊剂（OSP）又可称耐热预焊剂.从目前来看，由于OSP较好地解决了无铅化焊接过程中的保护性、耐热性和可焊性的基本要求，加其成本低和制造工艺过程简单，因此，耐热型/高温型的OSP还会得到快速的发展，其市场占有率还会进一步提高。OSP除了具有保护性、耐热性和可焊性的基本要求外，还具有其它突出的优点，如：生产过程最简单和稳定，OSP的生产过程仅为微蚀、预浸、上有机膜、烘干几步；返工/存储过期处理最简单，不会损伤PCB和增加厚度；在所有表面涂覆(镀)层中成本最低.这些优点也决定着OSP在无铅化焊接中的地位提高和市场继续扩大.
OSP板 化金板 化银板 喷锡板等工艺区别
OSP板化金板化银板喷锡板等工艺区别（图/文）1.镀金板(ElectrolyticNi/Au)2.OSP板(OrganicSolderabilityPreservatives)3.化银板(ImmersionAg)4.化金板(ElectrolessNi/Au，ENIG)5.化锡板(ImmersionTin)6.喷锡板1.镀金板镀金板制程成本是所有板材中最高的，但是目前现有的所有板材中最稳定，也最适合使用于无铅制程的板材，尤其在一些高单价或者需要高可靠度的电子产品都建议使用此板材作为基材。
2.OSP板OSP制程成本最低，操作简便，但此制程因须装配厂修改设备及制程条件且重工性较差因此普及度仍不佳，使用此一类板材，在经过高温的加热之后，预覆于PAD上的保护膜势必受到破坏，而导致焊锡性降低，尤其当基板经过二次回焊后的情况更加严重，因此若制程上还需要再经过一次DIP制程，此时DIP端将会面临焊接上的挑战。
3.化银板虽然”银”本身具有很强的迁移性，因而导致漏电的情形发生，但是现今的“浸镀银”并非以往单纯的金属银，而是跟有机物共镀的”有机银”因此已经能够符合未来无铅制程上的需求，其可焊性的的寿命也比OSP 板更久。
4.化金板此类基板最大的问题点便是”黑垫”(BlackPad)的问题，因此在无铅制程上有许多的大厂是不同意使用的，但国内厂商大多使用此制程。
5.化锡板此类基板易污染、刮伤，加上制程(FLUX)会氧化变色情况发生，国内厂商大多都不使用此制程，成本相对较高。
6.喷锡板因为cost低，焊锡性好，可靠度佳，兼容性最强，但这种焊接特性良好的喷锡板因含有铅，所以无铅制程不能使用。
另有”锡银铜喷锡板”由于大多数都不使用此制程，故特性资料取的困难.附图：。
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OSP板化金板化银板喷锡板等工艺区别（图/文）
1.镀金板(ElectrolyticNi/Au)
2.OSP板(OrganicSolderabilityPreservatives)
3.化银板(ImmersionAg)
4.化金板(ElectrolessNi/Au，ENIG)
5.化锡板(ImmersionTin)
6.喷锡板
1.镀金板
镀金板制程成本是所有板材中最高的，但是目前现有的所有板材中最稳定，也最适合使用于无铅制程的板材，尤其在一些高单价或者需要高可靠度的电子产品都建议使用此板材作为基材。
2.OSP板
OSP制程成本最低，操作简便，但此制程因须装配厂修改设备及制程条件且重工性较差因此普及度仍不佳，使用此一类板材，在经过高温的加热之后，预覆于PAD上的保护膜势必受到破坏，而导致焊锡性降低，尤其当基板经过二次回焊后的情况更加严重，因此若制程上还需要再经过一次DIP制程，此时DIP端将会面临焊接上的挑战。
3.化银板
虽然”银”本身具有很强的迁移性，因而导致漏电的情形发生，但是现今的“浸镀银”并非以往单纯的金属银，而是跟有机物共镀的”有机银”因此已经能够符合未来无铅制程上的需求，其可焊性的的寿命也比OSP 板更久。
4.化金板
此类基板最大的问题点便是”黑垫”(BlackPad)的问题，因此在无铅制程上有许多的大厂是不同意使用的，但国内厂商大多使用此制程。
5.化锡板
此类基板易污染、刮伤，加上制程(FLUX)会氧化变色情况发生，国内厂商大多都不使用此制程，成本相对较高。
6.喷锡板
因为cost低，焊锡性好，可靠度佳，兼容性最强，但这种焊接特性良好的喷锡板因含有铅，所以无铅制程不能使用。
另有”锡银铜喷锡板”由于大多数都不使用此制程，故特性资料取的困难.
附图：。