Визначення та принципПроцес OSP
OSP — це органічна паяльна маска, також відома як засіб захисту від міді. Простіше кажучи, процес OSP полягає у вирощуванні органічної плівки на чистій голій мідній поверхні за допомогою хімічних методів. Цей шар плівки має стійкість до окислення, теплового удару та вологостійкість, що може захистити мідну поверхню від подальшого іржавіння за нормальних умов. Принцип заснований на хімічному зв'язку. Беручи за приклад звичайний азол OSP, імідазольне кільце в алкілбензімідазольних органічних сполуках може утворювати координаційний зв’язок з 3d10 електронами атомів міді, таким чином утворюючи алкілбензімідазольні мідні комплекси. У процесі нанесення покриття спочатку наноситься перший шар, який адсорбує мідь. Потім другий шар молекул органічного покриття з’єднується з міддю, і цей процес повторюється, поки не утвориться структура з двадцяти або навіть сотень молекул органічного покриття. Нарешті, на поверхні міді утворюється захисний шар товщиною, як правило, від 0,2-0,5 мкм. Більше того, завдяки ван-дер-ваальсовому притяганню між алкільними групами з довгим -ланцюгом і наявності бензольних кілець ця захисна плівка має гарну термостійкість і високу температуру розкладання. У подальшому високотемпературному зварювальному середовищі цю захисну плівку можна легко та швидко видалити за допомогою флюсу, дозволяючи відкритій чистій мідній поверхні з’єднатися з розплавленим припоєм за дуже короткий період часу, утворюючи міцне паяне з’єднання.
Матеріали для процесу OSP
OSP має три основних типи матеріалів: каніфоль, активна смола та азол. Зараз широко використовуються азолові OSP. Азоловий OSP пройшов близько 5 поколінь удосконалення, які називаються BTA, IA, BIA, SBA та останній APA. Азольні сполуки належать до азот{4}}вмісних органічних сполук, таких як бензотриазол та імідазол органічні кристалічні основи. Вони можуть добре прилипати до голих мідних поверхонь і мають специфічність, адсорбуючи лише мідь і не адсорбуючи ізоляційні покриття, такі як паяльна маска. Серед них бензотриазол утворює тонку молекулярну плівку на поверхні міді. У процесі складання, особливо під час пайки оплавленням, ця тонка плівка схильна до випаровування при певній температурі; Захисна плівка, утворена органічною кристалічною основою імідазолу на поверхні міді, товщі, ніж у бензотриазолу, і може витримувати більше термічних циклів під час процесу складання.
Процес OSP технології
Попередня обробка:
Видалення олії: цей етап має вирішальне значення для видалення забруднюючих речовин, таких як оксиди, відбитки пальців і жир, які можуть залишитися на поверхні міді під час попереднього процесу, отримуючи таким чином чисту поверхню міді. Використовуючи спеціальні знежирювачі, такі забруднення, як масляні плями, видаляються з мідної поверхні шляхом хімічних реакцій, створюючи хорошу основу для подальших процесів.
Мікрокорозія: Основною функцією мікрокорозії є видалення більш сильних оксидів на поверхні міді та формування рівномірно яскравої та шорсткої поверхні міді. Така злегка шорстка поверхня може сприяти кращому зчепленню та більш тонкій однорідності плівки OSP, що згодом вирощується. Різні розчини для мікротравлення можуть спричинити різну шорсткість на поверхні міді, що, у свою чергу, впливає на блиск і колір поверхні міді після утворення плівки, оскільки шорсткість може змінити показник заломлення та кут світла. Зазвичай використовується розчин для мікротравлення, що містить певні компоненти, а час і температура обробки контролюються для досягнення точних ефектів мікротравлення.
Кислотне промивання: функція кислотного промивання полягає в тому, щоб ретельно видалити залишки речовин на мідній поверхні після мікрокорозії, забезпечуючи чистоту мідної поверхні та створюючи умови для плавного проходження наступного процесу. Розчин для травлення може нейтралізувати та розчиняти домішки, які можуть залишитися під час процесу мікротравлення, додатково оптимізуючи стан поверхні міді.
Утворення плівки: занурте попередньо оброблену друковану плату в розчин, що містить сполуки імідазолу та інші добавки. За відповідних умов контролю температури, концентрації та часу азолові сполуки реагують з поверхнею міді, утворюючи на поверхні міді прозору, щільну та однорідну маску з органічного припою. Це основний етап процесу OSP, який вимагає чітких параметрів рішення. Навіть невеликі зміни цих параметрів можуть вплинути на якість і товщину плівки.
пост{0}}обробка
Промивання водою: після утворення плівки друковані плати необхідно промити водою, особливо деіонізованою водою, щоб видалити залишки розчинів і забруднень на поверхні. Значення рН води після миття слід суворо контролювати вище 2,1, щоб запобігти роз’їданню та розчиненню плівки OSP надто кислим миючим розчином, що призведе до недостатньої товщини.
Висихання: Щоб шар покриття на дошці та всередині отворів був сухим, зазвичай рекомендується використовувати гаряче повітря при 60-90 градусах C протягом приблизно 30 секунд. Однак температура та час можуть змінюватися залежно від матеріалу OSP і їх потрібно регулювати відповідно до фактичної ситуації. Під час сушіння плівка OSP міцно прикріплюється до мідної поверхні, завершуючи весь процес OSP.
Переваги процесу OSP
Значна економічна-ефективність. У порівнянні з деякими методами обробки поверхні, які використовують дорогоцінні метали або складні процеси, як-от гальванічне нікелювання/занурення в золото, процес OSP має нижчу вартість. Для цього не потрібне дороге обладнання, витрати на матеріали є відносно низькими, а процес є відносно простим, що зменшує споживання енергії та витрати праці в процесі виробництва. Він дуже підходить для-великомасштабного виробництва та має очевидні переваги в чутливих до витрат галузях, таких як побутова електроніка.
Хороші зварювальні характеристики: мідна поверхня, оброблена OSP, добре зварюється під час початкового зварювання, забезпечуючи цілісність і надійність паяних з’єднань. У безсвинцевому-паянні його продуктивність однаково чудова. Оскільки під час паяння плівку OSP можна швидко видалити за допомогою флюсу, дозволяючи припій припаювати безпосередньо до міді, а отримане міжметалеве з’єднання міді та олова має сильну міцність зв’язку.
Висока площинність поверхні: завдяки надзвичайно тонкій плівці OSP оброблена друкована плата може зберігати гарну площинність. Це дуже вигідно для пристроїв із високими вимогами до складання, таких як інтегральні схеми з упаковкою з дрібним кроком, які можуть ефективно уникнути дефектів зварювання, спричинених нерівними поверхнями.
Екологічні переваги: процес OSP не використовує токсичні або важкі металеві матеріали та відповідає екологічним нормам. У сучасному світі, що стає все більш свідомим щодо навколишнього середовища, ця перевага робить технологію OSP більш конкурентоспроможною в промисловості електронного виробництва.
Обмеження процесу OSP
Обмежений термін зберігання: плівка OSP поступово втрачає свій захисний ефект під час тривалого впливу несприятливих середовищ, що призводить до окислення поверхні міді та погіршує ефективність зварювання. Як правило, друковані плати, оброблені OSP, повинні використовуватися протягом 6 місяців після виготовлення. А в процесі зберігання поверхня OSP не повинна контактувати з кислотними речовинами, а температура не повинна бути занадто високою, інакше OSP випарується.
Низька механічна міцність: шар плівки OSP дуже тонкий і має низьку механічну міцність, тому його легко подряпати або пошкодити під час виготовлення та використання. Після пошкодження шару плівки мідна поверхня легко окислюється під дією повітря, що знижує якість зварювання. Тому під час експлуатації та транспортування потрібна додаткова обережність, а також вживаються відповідні захисні заходи.
Складність у тестуванні та обслуговуванні: через прозору та безбарвну природу плівки OSP відносно важко перевірити та візуально визначити, чи була друкована плата покрита OSP. У процесі зварювання необхідний більш сильний флюс для повного усунення захисної плівки, інакше це може легко призвести до дефектів зварювання. Крім того, OSP сам по собі є не-провідним і не підходить для певних сценаріїв застосування, які вимагають спеціальних електричних характеристик. Для імідазолу OSP утворена товста захисна плівка також може впливати на електричні випробування.
Сценарії застосування процесу OSP
У галузі споживчої електроніки технологія OSP широко використовується у виробництві друкованих плат багатьох товарів побутової електроніки, таких як мобільні телефони, планшети, ноутбуки, пульти дистанційного керування, іграшки та прості калькулятори. Ці продукти зазвичай масово-виробляються із суворим контролем витрат і помірними вимогами до продуктивності. Вигідна вартість технології OSP, хороша продуктивність зварювання та гладка поверхня ідеально відповідають цим потребам.
Продукти з великими вимогами до простору: технологія OSP також має унікальні переваги в деяких невеликих електронних пристроях із надзвичайно вимогливими вимогами до простору, як-от мікросенсори, невеликі модулі Bluetooth, переносні пристрої тощо. Вона може підтримувати рівність поверхні друкованої плати, що є корисним для досягнення високої-щільності схеми схеми в обмеженому просторі.