談印制電路板抗氧化表面處理控制

魯永興

（奧士康精密電路（惠州）有限公司，廣東 惠州 516200）

0 前言

隨著電子技術的發展，印制電路板（PCB）向高精度、小型化、多層化、多功能化方向發展。使得工藝簡單，成本低廉的有機可焊性保護劑（OSP，Organic Solderability Preservative）表面處理，俗稱抗氧化處理越來越受到業界的關注和使用。OSP是通過化學的方法在裸銅表面形成一層有機保護膜。保護銅面在相當長的時間內不氧化，以利于焊接。

1 抗氧化表面處理的工藝特點

在電路板銅表面上形成一層有機膜，牢固地保護著銅面，在高溫下也能防氧化與污染。OSP膜厚一般控制在0.5 μm左右。優點有如下幾點：

（1）符合環保要求，加工時的能源使用少；

（2）對阻焊油墨的要求低，可以重工；

（3）平整面好，成本低，既可用在低技術含量的電路板上，也可用在芯片封裝板上。

2 工藝流程及說明

除油→四槽水洗→微蝕→四槽水洗→酸洗→四槽水洗→吸干→抗氧化處理→兩槽水洗→超聲波水洗→三槽水洗→冷風趕水→熱風吹干

（1）除油的作用是清除PCB表面的有機污物（油污、指印、氧化膜等）清潔銅面。除油效果的好壞直接影響到成膜質量。除油的控制，一方面，可通過化驗分析，將濃度控制在工藝范圍內；另一方面，也要經常檢查除油效果，若效果不好應及時更換溶液。

（2）微蝕的作用是進一步去除銅面氧化物，粗化銅面。進而可有效地增加銅面與OSP藥水所形成的有機膜結合力。微蝕的速度也直接影響到成膜效果，保持微蝕速度的穩定是非常關鍵的。一般將微蝕速度控制在1.4～2.0 μm/min比較合適。

（3）OSP藥水浸涂的目的是在銅面及各穿孔內覆蓋一層堅固的有機保護膜。成膜前的水洗最好用去離子水（DI）水，以防OSP藥水遭到其他離子的污染，而造成再流焊后變色。成膜后的水洗也最好采用DI水，以防止膜層遭到污染被破壞。

3 過程管控要點

3.1 設備管控

（1）我公司OSP生產線是采用水平線，要求設備的整線傳動需平衡、順暢。每段傳動速度，需根據各溶液的處理時間可分段調節，同時也要保證最小尺寸的板能通過。

（2）保證各噴嘴的通暢，以防堵塞造成除油、微蝕及清洗的不良而影響成膜質量。噴淋系統還包括壓力顯示系統，使噴淋壓力顯于監控，讓其能在工藝參數控制范圍內。

（3）浸涂前段地吹干要使板面沒有水分，因水分帶入OSP溶液易造成板面成膜的減薄；吹干風的溫度過低，會造成OSP溶液溫度的下降，吹干風的溫度過高易造成進料段溶液的結晶，使成膜后出現斑點，影響處理和質量。

（4）浸涂后段的吸干、吹干段要求能將多余的殘液吹盡，終止其反應。否則后續的DI水將帶走板面上的殘液，致使此處成膜減薄或造成膜后的不均勻。吸干段的吸水轆也要保持清潔，半干狀態，以保證徹底吸干。

（5）過濾循環系統要確保分段獨立，防止其他液體的介入，要配有獨立的循環泵，使溶液能在槽體內保持良好的循環狀態；過濾網和過濾棉芯要保持清潔定期保養維護；各循環泵功率適宜，過大易產生大量氣泡，會影響到成膜的均勻性。

（6）在水平輸送生產線上，OSP作業段出口處都裝配有吸水輥，以減少槽液的帶出，也可以協助OSP膜的快速干燥，此種海綿狀的吸水輥要經常用清水清洗，降低對板面的污染，

3.2 工藝管控

（1）除油段要定期地分析和添加除油液，確保除油液濃度。

（2）微蝕段要保證溫度的穩定，否則溫度過高會導致溶液的分解加速，出現微蝕不良；穩定的溫度有利于微蝕劑含量和硫酸濃度及成膜均勻。

（3）OSP段為成膜的關鍵，溫度、pH值、濃度和浸涂時間都是控制的要點。操作溫度會影響到成膜厚度;不管何種型號的OSP，其槽液pH值必須嚴格控制在特定范圍內，以保證其化學反應的正常進行。當pH值起變化時，可采用甲乙酸或氨水對OSP溶液進行適當的調整。

4 生產清潔和維修保養要求

生產清潔和維修保養要求見表1所示。OSP缸用HCL清洗時，需要注意設備材質的匹配性。

5 OSP線藥水的存放及使用方法

使用方法：將OSP線需要添加的藥水統一放置，各藥水存放處要放好相對應的MSDS（材料安全數據卡）OSP缸用HCL清洗時，需要注意設備材質的匹配性。并且藥水下方有藍色的膠筐裝著，量杯，開蓋錘等輔助工具也統一放在筐內。存放條件：現場要擺放整齊，存放在托盤內以防藥水漏時外溢，現場有張貼有害物的管理標識。而且要有藥水特性及使用說明的管理標識卡。

6 產品控制及一般質量問題評估

產品控制見表2所示。一般質量問題評估見表3所示。

表1 生產清潔和維修保養要求

表2 產品控制表

表3 質量問題評估表

7 OSP常見問題及解決方法

OSP常見問題及解決方法見表4所示。

8 OSP后PCB的儲存要求

因OSP工藝所形成的保護膜極薄，易于劃傷刮花，必須精心操作和搬運。

經OSP的PCB長時間暴露在高溫、高濕環境下，PCB表面將發生氧化，可焊性降低，所以其保存方式應遵守以下原則。

（1）應采用真空包裝并附上干燥劑和濕度顯示卡，在板間要使用隔離紙以防止擦花損害OSP表面；

表4 常見問題解決方法表

（2）OSP板不可暴露于直接日照環境，須保存在低溫低濕，濕度RH≤60%，溫度為15～35 ℃，保存期限應小于6個月；

（3）生產過程中避免用裸手接觸OSP板面，以避免其表面受污染發生氧化。

（4）OSP板要避免暴露在酸氣充斥的環境中，包裝拆包后48 h內使用完。

（5）兩面SMT（表面安裝）完成后建議24 h內完成DIP（雙列直插式安裝）。

9 結語

OSP是印制電路板銅箔表面處理的符合RoHS指令要求的一種工藝。工藝控制必須樹立防患未然的思想，當OSP藥水濃度有波動但還沒有超出控制范圍之前就要去控制，查找原因，將隱患消滅在萌芽狀態。

要樹立安全第一的思想意識，OSP很多化學藥水的腐蝕性都很強，在進行藥水調整操作時，必須佩戴好防護勞保用品注意安全，了解危險化學藥水發生意外時的處理方法。