累了，听首歌，又一种心情...
表面处理---抗氧化篇
??OSP的定义??
抗氧化是绿油后裸铜板待焊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），使用字母OSP表示。
OSP则是OrganicSolderabilityPreservatives的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之
Preflux。
??OSP的组成??
皮膜组份：“
苯基二连唑”BTA之类的化学品形成的络合物或有机物Cu皮膜。
主液成份：
1）衍生性“苯并咪唑”BID
2）Cu2+
3）有机酸（甲酸为主的有机酸类）
??反应原理??
BID中胺基（-NH-）上的氮原子（N），会在清洁Cu面上首先产生反应，出现络合共价链之单层结构，随即上一层BID的分子层。但若Cu面不洁时，则该反应无法进行，也就长不出均匀的皮膜。之后其它的氮原子又陆续与溶液中的Cu2+形成另一层络合物，而继续使皮膜长厚。
??OSP的种类??
OSP有三大类的材料：
1.松香类（Rosin）
2.活性树脂类（ActiveResin）
3.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，AI，ABI，SBA和最新的APA。
█BTA(苯骈三氯唑)：BENZOTRIAZOLE
1.BTA是白色带淡黄无嗅之晶状细粉，在酸碱中都很安定，且不易发生氧化还原反应，能与金属形成安定化合物。
2.ENTHON將之溶於甲醇與水溶液中出售，作銅面抗氧化劑。
█AI(烷基咪唑)：ALKYLIMIDAZOLEPREFLUX
由日本四國化學公司首先開發之商品
█ABI(烷基苯咪唑)：ALKYLBENZIMIDZOLE
由日本三和公司開發
??OSP的流程??
??工序介绍??
1.除油
用于除去铜面之轻度油脂及氧化物，铜面清洁及增加润湿性。特性要求：
A：一般为酸性除油剂
B：不损伤soldermaskC：低泡型，容易水洗
除油效果的好坏直接影响到成膜质量。除油不良，则成膜厚度不均匀。
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。
两种微蚀体系：
H2O2-H2SO4体系（+稳定剂）
此方法铜面均匀细致，但板面难清洗，易氧化。
过硫盐Na2S2O8等
配制使用方便
我司目前OSP使用双氧水+硫酸系列
3、酸洗/预浸
1）去除微蚀后的铜面氧化物。
2）预先镀一层有机膜,此保护膜可维持铜面的平整性及防止铜面氧化。
4.抗氧化
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(-℃)，最终影响焊接性能；
膜太厚，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。
??影响因素??
SP工艺的关键是控制好防氧化膜的厚度。一般控制膜厚在0.2-0.5um之间比较合适。最佳数值定在0.35um。膜太薄太厚均会造成一定影响：
1）膜太薄则表面不均匀，耐不住两三次的高温环境，对焊锡性有不良影响。
2）膜太厚则不易被焊接前的助焊剂清除，也会产生焊锡不良的问题。
因此，在此重点介绍下下OSP膜厚的影响因素。
1.PH值
在槽液内的PH值越高，膜厚便生长得越厚，当槽液温度在22℃时，PH值最好保持在2.5-2.8之间，连续生产因液体蒸发PH值会上升时，可采用对槽液稀释再补充新液调整的方法，
但不要直接加入醋酸调节。
2.酸度
总酸度对膜厚影响成正比。
槽液使用的时间越久，酸度的损失也越多，当酸度降到范围下限时，可以适量地加入专用的有机酸将酸度调整在-%之间。
3、原液浓度
CuA(x)的药水浓度含量为95~%，当浓度低于下限时，经处理的膜厚会不足，此时可加入专用的Replenisher药水提高浓度，同时加入适量氨水维持PH值。
4.其它影响膜厚的因素
1）微蚀铜面的均匀性
一般铜面的蚀铜厚度在30-45μm左右，蚀铜量不足时会导致膜厚不足或外观不均匀，而蚀铜过度又会使抗氧化膜层长得太厚，既对焊锡性有影响又减少铜面的可重工次数。
2）后水洗
因为抗氧化膜层遇酸会发生反应，所以后水洗须选用DI水且其水流必须保持PH值大于4.0，以避免膜层在清洗过程中受到攻击。
3）风干效果
在完成Cu-A(x)处理后，应立即吹干膜面，将残余
药水迅速赶走，避免其继续反应，以保持膜面的均匀性
检测方法
??三大特性??
保护性
由于PCB焊盘铜新鲜表面极易氧化,形成牢固的不可焊的氧化表面.因此,必须进行耐热防氧化的保护.而采用HASL是在新鲜的铜表面热涂(形成金属间互化物)无铅化焊料层,而化学镍/金、化学锡、化学银是在新鲜铜表面镀覆(金属置换作用)上相应的金属层,形成耐热保护性金属层.同理,OSP必须牢固地附着在新鲜铜表面上,而不是简单地附着新鲜铜表面上来进行保护,所以OSP是采用含高活性咪唑类与新鲜铜形成牢固络合物,其厚度为0.2~0.4um之间,由于形成络合物,所以能耐热,即使在加热条件下,也可避免氧化和污染.
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.7℃衍生式苯基咪唑类的热分解温度为~℃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
可焊性
OSP的可焊性是指OSP除了具有牢固附着保护性和高温耐热性外,还要具有好的高温可焊性能,这是指它在无铅化焊接时,OSP组成能够熔解,并与焊料中的助焊剂熔解作用而显露出新鲜的铜表面,使熔融的无铅焊料迅速与铜表面结合成牢固焊接锡-铜合金互化物的焊接层(点),而极少量熔解的OSP与助焊剂将浮着在焊接点表面或热分解挥发掉.
??膜厚测量??
设备及仪器
▲UV分光光度计
▲1cm石英比色皿
▲1ml移液管
▲25ml移液管
▲ml烧杯
▲试剂5%盐酸溶液
分析方法
1）取一单面3cm×5cm裸铜板经ENTEK全线。
2）将处理过的试样置于一个干燥、洁净的ml烧杯中。
3）移取25ml5.0%HCl测试溶液至此烧杯中,轻轻搅拌3分钟,然后立即取出试样。
4）用新鲜的5.0%HCl溶液校准UV分光光度计，使其在.0nm处吸光度为零。
5）小心将烧杯中的溶液倒至1cm比色皿中，记录吸光度。
计算公式
膜厚(μm)=吸光度xF(t)
??OSP的优势??
相对而言，抗氧化具有以下优势：
▲流程简单，废水量小；
▲表面平整，良好的可焊性；
▲成本相对低；
▲易达到多次熔焊。但是，OSP透明不易测量，目视亦难以检查；
▲膜厚太高不利于Cu6Sn5IMC形成；
▲多次组装都必须在含氮环境下操作；
若有局部镀金再作OSP，则可能在其操作槽液中所含的铜会沉积于金上，对某些产品会形成问题；
OSPRework必须特别小心。
??技术指导??
1
特急件及交付数≤30set的样板由厂内完成，对于30set的小批量，考虑到我司手动操作的困难度，目前仍安排外协生产。
2
单set尺寸大小：50mm×mm≤生产尺寸≤mm×mm。对于小于50mm×mm的，工程采用V-CUT拼版方式；对于大于mm×mm的安排外协生产。
3
防氧化处理使用贝加尔防氧化剂，%原液使用，不得加水；另此药水为两液型，先预浸，后防氧化，不可混用，否则沉淀失效。
4
化学前处理在沉铜线化学清洗机上进行，除油+微蚀+水洗+烘干全开，速度0.8m/min；接放板时戴干净的棉纱手套，以免污染铜面。
5
预浸和防氧化采用胶盆浸泡，双手戴胶指套作业，先在预浸槽处理1-2min,取出滴流5-10秒后放入防氧化主槽浸泡2-3min，然后在清水盆浸洗10-15秒。
6
清洗烘干在外形成品清洗机上进行，按喷锡板方式放板，速度1.5-2.0m/min，接板时戴干净的棉纱手套，垫纸作业转终检即可
7
每次防氧化浸泡数量控制在30set以内，浸泡时需逐片放入，不可一次堆叠放入；取板时应遵循先放先取原则，同时前批次处理完后才能再逐片放入后批次。
8
每次作业倒出预浸液及防氧化液各2.0L即可，用完后装入相应的回收桶，不可再倒回原液桶。
9
每1.0L防氧化原液约可处理5m2生产板，药水失效后废弃处理。。
10
OSP完成后送终检,如有铜面擦花、发红、色泽不均等不良缺陷应返工处理。
11
防氧化板返工前需先退除防氧化膜才可进行(用5%HCL+95%工业酒精浸泡2-3min即可完全清洗掉防氧化膜),返工流程如下:
配置OSP清洗液→退防氧化膜→水洗→清洗烘干→按正常流程重新防氧化处理→转终检??其他事项??
OSP板储存条件
1、无酸性气体2、溫度：15-25℃3、湿度：≤50%
OSP板储存期限
1、最佳期限：≤3个月2、最长期限：≤6个月
OSP板受潮应对方案
OSP板超期或储存条件不佳，会导致受潮，从而造成PCB板的爆板分层和波峰焊锡洞问题。应对方案：1、波峰焊前进行烤板：℃×1h2、退回PCB厂家进行重工。
??问题缺陷??
序号
缺陷名称
序号
缺陷名称
1
膜下氧化
6
膜面水渍印
2
膜面彩色
7
膜面粗糙
3
膜下发花
8
膜面条纹或条状
4
膜面发紫
9
露铜
5
点状光泽不一
10
附着力不强
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