公司某OSP表面处理PCB产品在SMT生产第一面时元件焊盘上锡良好，在生产第二面时出现过炉后连接器及部分位置元件焊盘上锡不良，焊料在焊盘上出现一定的反湿润和拒焊问题，如下图1。本案例中的PCB是OSP表面处理方式，SMT制程是无铅工艺，根据基本焊接原理及实际工程经验分析，拒焊及反湿润出现与PCB表面焊盘的可焊性有直接的关系。因此，本案例的分析思路是首先通过外观检查，再分别使用异丙醇(清洗IPA)和盐酸清洗不良焊盘进行可焊性对比，再借助第三方实验室使用EDS进行成分分析等方法，找出OSP可焊性差的原因，并给出相应的改善对策。

图1 上锡不良图片

3.1 分析过程

a.使用显微镜观察不良品，发现PCBA上存在多处润湿不良，润湿不良焊盘上呈球状、不规则网状，PCB pad呈现明确的不可焊形貌如上图1。

b. 使用异丙醇(IPA)对润湿不良焊盘进行清洗，清洗后浸入255OC锡槽5秒钟。验证目的：如为异物污染导致的不润湿，IPA清洗后可以润湿上锡。结论：IPA清洗无助于焊盘上锡， 说明焊盘不上锡不是异物覆盖导致的[3]，如图2。

图2 IPA清洗前后焊盘上锡对比

C．使用盐酸对润湿不良焊盘清洗，清洗后浸入255OC锡槽5秒钟。验证目的：如为焊盘氧化导致的不润湿，盐酸清洗后可以润湿上锡。结论：盐酸清洗后焊锡润湿良好，说明不润湿焊盘表面存在金属氧化物，导致焊接过程中焊锡无法润湿[3]，如图3。

图3 盐酸清洗前后焊盘上锡对比

d．对拒焊位置做EDS分析。验证目的：对拒焊焊盘表面不良位置元素成分进行分析，确定导致上锡不良的根本原因。结论：不上锡焊盘区域铜占绝对优势，说明未被焊锡覆盖，无其它金属污染；拒焊区域焊锡边缘区域存在碳氧等元素，是焊接过程及空气中成分影响所致[3]，如图4。

图4 不良位置EDS分析

e. PCB可焊性测试。依照IPC J-STD-003B中测试A1的方法，对同周期的PCB光板及光板模拟过一次回流焊后再进行可焊性测试。验证目的：对比光板和模拟过一次回流炉后PCB可焊性的差异。结论：同周期PCB光板，焊盘上锡良好，外观符合IPC要求，如图5；经过一次回流之后OSP膜劣化减薄，PCB可焊性变差，部分焊盘润湿不良,如图6。

图5 可焊性试验同周期光板

图6 可焊焊性试验光板模拟过一次回流焊

3.2综合分析结论

PCB板面存在多处拒焊现象，拒焊区域经异丙醇清洗无效，证明无异物覆盖焊盘；盐酸清洗后可以正常润湿，证明焊盘表面存在金属氧化物，该氧化层影响焊接效果；对焊盘拒焊区域做EDS成分分析，结果显示主要成分为铜、碳、氧，

证明拒焊焊盘表面存在金属氧化层，无其它金属污染物及其它覆盖物；对比模拟一次回流焊的光板作可焊性验证，发现部分焊盘可焊性变差，有润湿不良的现象。

经过上面的综合分析，此案例为OSP膜厚不够及不耐多次高温导致。新拆封的OSP板保护膜完好，未出现焊盘氧化现象，焊锡润湿性良好。经过一次回流高温后OSP膜受热分解减薄，部分区域OSP膜损耗殆尽，无法有效保护焊盘铜箔导致焊盘氧化，焊接时出现拒焊现象。需要PCB厂商加强OSP工艺过程控制，严格管控OSP膜的厚度及均匀性。

4．改进措施

4.1 选择合适的OSP药水

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6代的改善，现分解温度可高达354.9℃[4，5]，适合无铅工艺和多次回流焊接。PCB在生产前需根据产品的生产工艺选择合适的药水。

4.2 PCB在生产过程中要严格控制OSP膜的厚度及均匀性

OSP工艺的关键是控制好保护膜的厚度。膜厚太薄，耐热冲击能力差，在回流焊接时，膜层耐不住高温，裂解变薄，容易造成焊盘氧化，影响可焊性；膜厚太厚，在焊接时，不能很好的被助焊剂所溶解和去除，也会导致焊接不良。

4.2.1 OSP板的生产工艺流程

放板→除油→水洗→微蚀→水洗→预浸→DI水洗→吸干→上保护膜（OSP）→吸干→DI水洗→吹干→烘干→吹干→烘干→收板

4.2.2 影响OSP膜厚的主要因素

 a.除油。除油效果的好坏直接影响到成膜质量。除油不良，则成膜厚度不均匀。一方面，可以通过分析溶液，将浓度控制在工艺范围内。另一方面，要经常检查除油效果是否良好，若除油效果不好，则应及时更换除油液。

b. 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，要形成稳定的膜厚，需要保持微蚀厚度的稳定。一般将微蚀厚度控制在1.0~1.5um 比较合适。每班生产前，需要测定微蚀速率，根据微蚀速率来确定微蚀时间。

c. 预浸。预浸可以防止氯离子等有害离子对OSP缸溶液的损害。OSP预浸缸的主要作用是加快OSP膜厚的形成和处理其它有害离子对OSP缸的影响。预浸剂溶液中有适量的铜离子，能促进络合物保护膜的生成，缩短浸涂时间。一般认为，由于铜离子的存在，在预焊剂溶液中烷基苯并咪唑与铜离子已有一定程度的络合。这种有一定程度聚集的络合物再沉积到铜表面形成络合膜时，能在较短的时间内形成较厚的保护层，因而起到络合促进剂的作用。如预浸剂中烷基苯并咪唑或类似成分（咪唑类）含量极少，当铜离子过量时，就会使预浸剂溶液过早老化, 需要更换。因此，需要重点管控预浸液的浓度和预浸时间。

d. OSP主要成分浓度。烷基苯并咪唑或类似成分（咪唑类）是OSP药液中的主成分，浓度高低是决定OSP膜厚的关键。在生产过程中需要重点监控OSP药水的浓度。

e. 溶液的PH值。PH值的稳定对成膜速率的影响较大，为了保持PH值的稳定，溶液槽中添加了一定量的缓冲剂。一般PH值控制在2.9~3.1，可得到致密、均匀厚度适中的OSP膜。当PH值偏高，PH>5时，烷基苯并咪唑的溶解度降低，有油状物析出；当PH值偏低，PH