Definicja i zasadaProces OSP
OSP to organiczna maska lutownicza, znana również jako środek chroniący miedź. Mówiąc najprościej, proces OSP polega na wyhodowaniu warstwy organicznej na czystej, gołej powierzchni miedzi za pomocą metod chemicznych. Ta warstwa folii ma odporność na utlenianie, odporność na szok cieplny i odporność na wilgoć, co może chronić powierzchnię miedzi przed dalszą rdzą w normalnych warunkach. Zasada opiera się na wiązaniach chemicznych. Biorąc za przykład zwykły azol OSP, pierścień imidazolowy w organicznych związkach alkilobenzimidazolowych może tworzyć wiązanie koordynacyjne z elektronami 3d10 atomów miedzi, tworząc w ten sposób kompleksy alkilobenzimidazolowo-miedziowe. Podczas procesu powlekania najpierw powlekana jest pierwsza warstwa, która adsorbuje miedź. Następnie druga warstwa cząsteczek powłoki organicznej łączy się z miedzią i proces ten powtarza się aż do powstania struktury składającej się z dwudziestu, a nawet setek cząsteczek powłoki organicznej. Na koniec na powierzchni miedzi tworzy się warstwa ochronna o grubości zwykle od 0,2-0,5 µm. Co więcej, ze względu na przyciąganie van der Waalsa pomiędzy długołańcuchowymi-grupami alkilowymi i obecność pierścieni benzenowych, ta folia ochronna ma dobrą odporność na ciepło i wysoką temperaturę rozkładu. W późniejszym środowisku spawania w wysokiej temperaturze tę warstwę ochronną można łatwo i szybko usunąć za pomocą topnika, umożliwiając odsłoniętej czystej powierzchni miedzi związanie się ze stopionym lutem w bardzo krótkim czasie, tworząc mocne połączenie lutowane.
Materiały do procesu OSP
OSP ma trzy główne typy materiałów: kalafonię, aktywną żywicę i azol. Obecnie szeroko stosowanymi są azolowe OSP. Azolowy OSP przeszedł około 5 pokoleń ulepszeń, które nazwano BTA, IA, BIA, SBA i najnowszy APA. Związki azolowe należą do organicznych zasad-zawierających azot, takich jak benzotriazolowe i imidazolowe organiczne zasady krystaliczne. Mogą dobrze przylegać do gołych powierzchni miedzianych i mają specyficzność, adsorbując jedynie miedź i nie adsorbując na powłokach izolacyjnych, takich jak maska lutownicza. Wśród nich benzotriazol utworzy molekularną cienką warstwę na powierzchni miedzi. Podczas procesu montażu, zwłaszcza podczas lutowania rozpływowego, ta cienka warstwa ma skłonność do odparowywania w określonej temperaturze; Warstwa ochronna utworzona przez organiczną krystaliczną bazę imidazolu na powierzchni miedzi jest grubsza niż w przypadku benzotriazolu i może wytrzymać więcej cykli termicznych podczas procesu montażu.
Proces technologii OSP
Przetwarzanie wstępne:
Usuwanie oleju: Ten krok jest kluczowy, aby usunąć zanieczyszczenia, takie jak tlenki, odciski palców i tłuszcz, które mogły pozostać na powierzchni miedzi podczas poprzedniego procesu, uzyskując w ten sposób czystą miedzianą powierzchnię. Dzięki zastosowaniu specjalistycznych odtłuszczaczy, w wyniku reakcji chemicznych, zanieczyszczenia takie jak plamy olejowe usuwane są z powierzchni miedzi, zapewniając dobry fundament pod kolejne procesy.
Mikrokorozja: Główną funkcją mikrokorozji jest usuwanie silniejszych tlenków z powierzchni miedzi i utworzenie jednolicie jasnej i szorstkiej powierzchni miedzi. Taka lekko chropowata powierzchnia może ułatwić lepszą przyczepność i większą jednolitość wyhodowanej później folii OSP. Różne roztwory do mikrotrawienia mogą powodować różną chropowatość powierzchni miedzi, co z kolei wpływa na połysk i kolor powierzchni miedzi po utworzeniu powłoki, ponieważ chropowatość może zmieniać współczynnik załamania światła i kąt padania światła. Zwykle stosuje się roztwór do mikrotrawienia zawierający określone składniki, a czas i temperatura przetwarzania są kontrolowane w celu uzyskania precyzyjnych efektów mikrotrawienia.
Mycie kwasem: Funkcja mycia kwasem polega na dokładnym usunięciu substancji zalegających na powierzchni miedzi po mikrokorozji, zapewniając czystość powierzchni miedzi i stwarzając warunki do płynnego przebiegu kolejnego procesu. Roztwór trawiący może zneutralizować i rozpuścić zanieczyszczenia, które mogą pozostać podczas procesu mikrotrawienia, dodatkowo optymalizując stan powierzchni miedzi.
Tworzenie się filmu: Zanurz wstępnie obrobioną płytkę drukowaną w roztworze zawierającym związki imidazolowe i inne dodatki. W odpowiednich warunkach temperatury, stężenia i czasu związki azolowe reagują z powierzchnią miedzi, tworząc na powierzchni miedzi przezroczystą, gęstą i jednolitą organiczną maskę lutowniczą. Jest to podstawowy etap procesu OSP, który wymaga ścisłych parametrów rozwiązania. Nawet niewielkie zmiany tych parametrów mogą mieć wpływ na jakość i grubość tworzonej folii.
post-przetwarzanie
Mycie wodą: Po utworzeniu filmu płytki drukowane należy umyć wodą, zwłaszcza wodą dejonizowaną, w celu usunięcia resztek roztworów i zanieczyszczeń z powierzchni. Wartość pH wody po umyciu powinna być ściśle kontrolowana powyżej 2,1, aby zapobiec zagryzaniu i rozpuszczaniu folii OSP przez zbyt kwaśny roztwór myjący, co skutkuje niewystarczającą grubością.
Suszenie: Aby warstwa powłoki na płycie i wewnątrz otworów była sucha, ogólnie zaleca się stosowanie gorącego powietrza o temperaturze 60-90 stopni C przez około 30 sekund. Jednakże temperatura i czas mogą się różnić w zależności od materiału OSP i należy je dostosować do rzeczywistej sytuacji. Dzięki suszeniu folia OSP jest trwale przymocowana do powierzchni miedzi, kończąc cały proces OSP.
Zalety procesu OSP
Znacząca-opłacalność: w porównaniu z niektórymi metodami obróbki powierzchni, w których wykorzystuje się metale szlachetne lub złożonymi procesami, takimi jak niklowanie bezprądowe/złoto zanurzeniowe, proces OSP wiąże się z niższymi kosztami. Nie wymaga drogiego sprzętu, koszt materiału jest stosunkowo niski, a proces jest stosunkowo prosty, co zmniejsza zużycie energii i koszty pracy w procesie produkcyjnym. Jest bardzo odpowiedni do produkcji-na dużą skalę i ma oczywiste zalety w dziedzinach wrażliwych na koszty, takich jak elektronika użytkowa.
Dobra wydajność spawania: Powierzchnia miedzi pokryta OSP ma dobrą spawalność podczas wstępnego spawania, zapewniając integralność i niezawodność połączeń lutowanych. W lutowaniu-bezołowiowym jego działanie jest równie doskonałe. Ponieważ podczas lutowania warstwę OSP można szybko usunąć za pomocą topnika, co pozwala na bezpośrednie przylutowanie lutu do miedzi, a powstały związek międzymetaliczny miedź-cyna ma dużą siłę wiązania.
Wysoka płaskość powierzchni: Dzięki wyjątkowo cienkiej folii OSP przetworzona płytka drukowana może zachować dobrą płaskość. Jest to bardzo korzystne w przypadku urządzeń o wysokich wymaganiach montażowych, takich jak układy scalone o drobnej podziałce, które pozwalają skutecznie uniknąć wad spawalniczych spowodowanych nierównymi powierzchniami.
Korzyści dla środowiska: W procesie OSP nie wykorzystuje się materiałów toksycznych ani metali ciężkich i jest on zgodny z przepisami ochrony środowiska. W dzisiejszym, coraz bardziej świadomym ekologicznie świecie, ta zaleta sprawia, że technologia OSP jest bardziej konkurencyjna w przemyśle elektronicznym.
Ograniczenia procesu OSP
Ograniczony okres przechowywania: Folia OSP stopniowo traci swoje właściwości ochronne pod wpływem długotrwałego wystawienia na działanie niekorzystnych warunków środowiska, co prowadzi do utleniania powierzchni miedzi i wpływa na wydajność spawania. Ogólnie rzecz biorąc, obwody drukowane przetworzone w technologii OSP muszą zostać zużyte w ciągu 6 miesięcy od wyprodukowania. Natomiast podczas przechowywania powierzchnia OSP nie powinna mieć kontaktu z substancjami kwaśnymi, a temperatura nie powinna być zbyt wysoka, w przeciwnym razie OSP wyparuje.
Słaba trwałość mechaniczna: Warstwa folii OSP jest bardzo cienka i ma niską wytrzymałość mechaniczną, przez co łatwo ją zarysować lub uszkodzić podczas produkcji i obsługi. Gdy warstwa folii ulegnie uszkodzeniu, powierzchnia miedzi łatwo ulega utlenieniu pod wpływem powietrza, co pogarsza jakość spawania. Dlatego podczas obsługi i transportu należy zachować szczególną ostrożność i podjąć odpowiednie środki ochronne.
Trudności w testowaniu i konserwacji: Ze względu na przezroczysty i bezbarwny charakter folii OSP stosunkowo trudno jest sprawdzić i wizualnie rozróżnić, czy płytka drukowana została pokryta OSP. Podczas procesu spawania potrzebny jest silniejszy topnik, aby całkowicie wyeliminować warstwę ochronną, w przeciwnym razie może to łatwo doprowadzić do wad spawalniczych. Co więcej, sam OSP-nie przewodzi i nie nadaje się do niektórych scenariuszy zastosowań, które wymagają specjalnych parametrów elektrycznych. W przypadku imidazolu OSP powstająca gruba warstwa ochronna może również wpływać na testy elektryczne.
Scenariusze zastosowania procesu OSP
W dziedzinie elektroniki użytkowej technologia OSP jest szeroko stosowana w produkcji płytek drukowanych wielu produktów elektroniki użytkowej, takich jak telefony komórkowe, tablety, laptopy, piloty zdalnego sterowania, zabawki i proste kalkulatory. Produkty te są zwykle produkowane-masowo przy ścisłej kontroli kosztów i umiarkowanych wymaganiach dotyczących wydajności. Przewaga kosztowa technologii OSP, dobra wydajność spawania i gładka powierzchnia doskonale spełniają te potrzeby.
Produkty o dużych wymaganiach przestrzennych: technologia OSP ma również wyjątkowe zalety w niektórych małych urządzeniach elektronicznych o niezwykle dużych wymaganiach przestrzennych, takich jak mikroczujniki, małe moduły Bluetooth, urządzenia do noszenia itp. Może zachować płaskość powierzchni płytki drukowanej, co jest korzystne dla uzyskania-układu obwodów o dużej gęstości w ograniczonej przestrzeni.