Дефиниция и принцип наOSP процес
OSP е органична спояваща маска, известна още като меден протектор. Просто казано, OSP процесът е да се отгледа органичен филм върху чиста гола медна повърхност чрез химически методи. Този слой филм има устойчивост на окисление, устойчивост на топлинен шок и устойчивост на влага, което може да предпази медната повърхност от по-нататъшно ръждясване при нормални условия. Принципът се основава на химическо свързване. Вземайки обикновения азол OSP като пример, имидазоловият пръстен в алкилбензимидазоловите органични съединения може да образува координационна връзка с 3d10 електрони на медни атоми, като по този начин образува алкилбензимидазолови медни комплекси. По време на процеса на нанасяне на покритие, първият слой е първо покрит, който адсорбира медта. След това вторият слой от органични покриващи молекули се комбинира с мед и този процес се повтаря, докато се образува структура от двадесет или дори стотици органични покриващи молекули. Накрая върху медната повърхност се формира защитен слой с дебелина обикновено между 0,2-0,5 µm. Освен това, поради привличането на Ван дер Ваалс между алкиловите групи с дълга - верига и наличието на бензенови пръстени, този защитен филм има добра устойчивост на топлина и висока температура на разлагане. В последващата високотемпературна заваръчна среда, този защитен филм може лесно и бързо да бъде отстранен от флюса, позволявайки на откритата чиста медна повърхност да се свърже с разтопената спойка за много кратък период от време, образувайки здрава спойка.
Материали за OSP процес
OSP има три основни вида материали: колофон, активна смола и азол. В момента широко използваните са азолни OSP. Азолният OSP е претърпял около 5 поколения подобрения, които са наречени BTA, IA, BIA, SBA и най-новото APA. Азолните съединения принадлежат към азот -съдържащи органични съединения, като бензотриазол и имидазол органични кристални основи. Те могат да се придържат добре към голи медни повърхности и имат специфичност, като адсорбират само мед и не адсорбират върху изолационни покрития като маска за запояване. Сред тях бензотриазолът ще образува тънък молекулен филм върху медната повърхност. По време на процеса на сглобяване, особено по време на повторно запояване, този тънък филм е склонен да се изпари при определена температура; Защитният филм, образуван от имидазолова органична кристална основа върху медната повърхност, е по-дебел от този на бензотриазола и може да издържи на повече термични цикли по време на процеса на сглобяване.
Процесът на OSP технология
Предварителна обработка:
Отстраняване на масло: Тази стъпка е от решаващо значение за премахване на замърсители като оксиди, пръстови отпечатъци и мазнини, които могат да останат върху медната повърхност по време на предишния процес, като по този начин се получава чиста медна повърхност. Чрез използването на специализирани обезмаслители примесите като маслени петна се отстраняват от медната повърхност чрез химически реакции, осигурявайки добра основа за последващи процеси.
Микрокорозия: Основната функция на микрокорозията е да премахне по-сериозните оксиди върху медната повърхност и да образува еднакво ярка и грапава медна повърхност. Такава леко грапава повърхност може да улесни по-добрата адхезия и по-фината равномерност на последващо отглеждания OSP филм. Различните разтвори за микроецване могат да причинят различна грапавост на медната повърхност, което от своя страна влияе върху блясъка и цвета на медната повърхност след образуването на филм, тъй като грапавостта може да промени индекса на пречупване и ъгъла на светлината. Обикновено се използва разтвор за микроецване, съдържащ специфични компоненти, като времето за обработка и температурата се контролират, за да се постигнат прецизни ефекти на микроецване.
Киселинно измиване: Функцията на киселинното измиване е старателно да отстрани остатъчните вещества върху медната повърхност след микрокорозия, като гарантира, че медната повърхност е чиста и създава условия за гладкото протичане на следващия процес. Разтворът за ецване може да неутрализира и разтвори примесите, които могат да останат по време на процеса на микроецване, като допълнително оптимизира повърхностното състояние на медта.
Образуване на филм: Потопете предварително обработената печатна платка в разтвор, съдържащ имидазолови съединения и други добавки. При подходящи условия за контролиране на температурата, концентрацията и времето, азолните съединения реагират с медната повърхност, за да образуват прозрачна, плътна и равномерна органична спояваща маска върху медната повърхност. Това е основната стъпка на OSP процеса, която изисква строги параметри на решението. Дори малки промени в тези параметри могат да повлияят на качеството и дебелината на филма.
последваща-обработка
Измиване с вода: След образуване на филм, печатните платки трябва да се измият с вода, особено с дейонизирана вода, за да се отстранят остатъчните разтвори и примесите по повърхността. Стойността на рН на водата след измиване трябва да се контролира стриктно над 2,1, за да се предотврати ухапването и разтварянето на OSP филма от прекалено киселия разтвор за измиване, което води до недостатъчна дебелина.
Изсушаване: За да се гарантира, че покриващият слой върху дъската и вътре в отворите е сух, обикновено се препоръчва да се използва горещ въздух при 60-90 градуса C за около 30 секунди. Температурата и времето обаче може да варират в зависимост от материала на OSP и трябва да се коригират според действителната ситуация. Чрез изсушаване филмът OSP се закрепва здраво към медната повърхност, завършвайки целия процес на OSP.
Предимства на OSP процеса
Значителна разходна{0}}ефективност: В сравнение с някои методи за повърхностна обработка, които използват благородни метали или сложни процеси, като безелектродно никелиране/потапяне в злато, OSP процесът има по-ниски разходи. Не изисква скъпо оборудване, разходите за материали са сравнително ниски, а процесът е сравнително прост, намалявайки потреблението на енергия и разходите за труд в производствения процес. Той е много подходящ за широкомащабно-производство и има очевидни предимства в чувствителни към разходите области, като потребителска електроника.
Добра заваръчна производителност: Медната повърхност, обработена с OSP, има добра заваряемост по време на първоначалното заваряване, гарантирайки целостта и надеждността на спойките. При безоловно-спояване производителността му е еднакво отлична. Тъй като по време на запояване OSP филмът може бързо да бъде отстранен от потока, позволявайки спойката да бъде директно запоена към мед, а полученото медно-калаено интерметално съединение има силна якост на свързване.
Висока плоскост на повърхността: Благодарение на изключително тънкия OSP филм, обработената печатна платка може да поддържа добра плоскост. Това е много изгодно за устройства с високи изисквания за сглобяване, като интегрални схеми с опаковка с фина стъпка, които могат ефективно да избегнат дефекти при заваряване, причинени от неравни повърхности.
Предимства за околната среда: OSP процесът не използва токсични или тежки метални материали и отговаря на екологичните разпоредби. В днешния все по-екологичен свят, това предимство прави OSP технологията по-конкурентоспособна в индустрията за производство на електроника.
Ограничения на OSP процеса
Ограничен срок на съхранение: OSP филмът постепенно ще загуби защитния си ефект, когато е изложен на неблагоприятни среди за дълго време, което води до окисляване на повърхността на медта и засяга ефективността на заваряване. Обикновено печатните платки, обработени с OSP, трябва да се използват в рамките на 6 месеца след производството. И по време на процеса на съхранение повърхността на OSP не трябва да влиза в контакт с киселинни вещества и температурата не трябва да е твърде висока, в противен случай OSP ще се изпари.
Лоша механична издръжливост: Слоят OSP филм е много тънък и има ниска механична якост, което го прави лесен за надраскване или повреда по време на производство и работа. След като филмовият слой е повреден, медната повърхност лесно се окислява, когато е изложена на въздух, което намалява качеството на заваряване. Поради това е необходимо повишено внимание по време на работа и транспортиране и трябва да се вземат съответните защитни мерки.
Трудност при тестване и поддръжка: Поради прозрачния и безцветен характер на OSP фолиото е относително трудно да се провери и визуално да се различи дали печатната платка е покрита с OSP. По време на процеса на заваряване е необходим по-силен флюс, за да се елиминира напълно защитното фолио, в противен случай лесно може да се стигне до дефекти при заваряване. Освен това самият OSP е не-проводим и не е подходящ за определени сценарии на приложение, които изискват специални електрически характеристики. За имидазол OSP образуваният дебел защитен филм може също да повлияе на електрическите тестове.
Сценарии за приложение на OSP процес
В областта на потребителската електроника технологията OSP се използва широко в производството на печатни платки на множество продукти за потребителска електроника като мобилни телефони, таблети, лаптопи, дистанционни управления, играчки и прости калкулатори. Тези продукти обикновено се произвеждат масово-със строг контрол на разходите и умерени изисквания за ефективност. Ценовото предимство на OSP технологията, добрата производителност на заваряване и гладката повърхност напълно отговарят на тези нужди.
Продукти с високи изисквания за пространство: Технологията OSP също има уникални предимства в някои малки електронни устройства с изключително взискателни изисквания за пространство, като микросензори, малки Bluetooth модули, носими устройства и т.н. Тя може да поддържа плоскостта на повърхността на печатната платка, което е от полза за постигане на високо-оформление на веригата с висока плътност в ограничено пространство.