Definition och princip förOSP-process
OSP är en organisk lödmask, även känd som ett kopparskyddsmedel. Enkelt uttryckt är OSP-processen att odla en organisk film på en ren bar kopparyta genom kemiska metoder. Detta filmskikt har oxidationsbeständighet, värmechockbeständighet och fuktbeständighet, vilket kan skydda kopparytan från ytterligare rost under normala förhållanden. Principen bygger på kemisk bindning. Om man tar den vanliga azol-OSP som ett exempel, kan imidazolringen i organiska alkylbensimidazolföreningar bilda en koordinationsbindning med 3d10-elektronerna i kopparatomer och därigenom bilda alkylbensimidazol-kopparkomplex. Under beläggningsprocessen beläggs först det första skiktet, vilket adsorberar koppar. Sedan kombineras det andra lagret av organiska beläggningsmolekyler med koppar, och denna process upprepas tills en struktur av tjugo eller till och med hundratals organiska beläggningsmolekyler bildas. Slutligen bildas ett skyddsskikt med en tjocklek i allmänhet mellan 0,2-0,5 µm på kopparytan. Dessutom, på grund av van der Waals attraktion mellan långkedjiga alkylgrupper och närvaron av bensenringar, har denna skyddsfilm god värmebeständighet och hög nedbrytningstemperatur. I den efterföljande högtemperatursvetsningsmiljön kan denna skyddsfilm enkelt och snabbt avlägsnas av flussmedlet, vilket gör att den exponerade rena kopparytan kan binda till det smälta lodet på mycket kort tid och bilda en fast lödfog.
Material för OSP-processen
OSP har tre huvudtyper av material: kolofonium, aktivt harts och azol. De för närvarande allmänt använda är azol-OSP. Azolen OSP har genomgått cirka 5 generationer av förbättringar, som kallas BTA, IA, BIA, SBA och den senaste APA. Azolföreningar tillhör kväve-innehållande organiska föreningar, såsom bensotriazol och imidazol organiska kristallina baser. De kan fästa bra på kala kopparytor och har specificitet, adsorberar endast koppar och adsorberar inte på isoleringsbeläggningar som lodmask. Bland dem kommer bensotriazol att bilda en molekylär tunn film på kopparytan. Under monteringsprocessen, särskilt under återflödeslödning, är denna tunna film benägen att avdunsta vid en viss temperatur; Den skyddande filmen som bildas av imidazol organisk kristallin bas på kopparytan är tjockare än den för bensotriazol och kan motstå fler termiska cykler under monteringsprocessen.
Processen för OSP-teknik
Förbearbetning:
Oljeavlägsnande: Detta steg är avgörande för att ta bort föroreningar som oxider, fingeravtryck och fett som kan finnas kvar på kopparytan under den föregående processen och därigenom erhålla en ren kopparyta. Genom att använda specialiserade avfettningsmedel avlägsnas föroreningar som oljefläckar från kopparytan genom kemiska reaktioner, vilket ger en bra grund för efterföljande processer.
Mikrokorrosion: Huvudfunktionen hos mikrokorrosion är att ta bort de mer allvarliga oxiderna på kopparytan och bilda en jämnt ljus och grov kopparyta. En sådan något grov yta kan underlätta bättre vidhäftning och finare likformighet av den efterföljande odlade OSP-filmen. Olika mikroetsningslösningar kan orsaka olika strävhet på kopparytan, vilket i sin tur påverkar glansen och färgen på kopparytan efter filmbildning, eftersom grovhet kan förändra ljusets brytningsindex och ljusvinkel. Vanligtvis används en mikroetsningslösning som innehåller specifika komponenter, och bearbetningstiden och temperaturen kontrolleras för att uppnå exakta mikroetsningseffekter.
Syratvätt: Syratvättningens funktion är att grundligt avlägsna restämnen på kopparytan efter mikrokorrosion, för att säkerställa att kopparytan är ren och skapa förutsättningar för ett smidigt fortskridande av nästa process. Betlösningen kan neutralisera och lösa upp föroreningar som kan finnas kvar under mikroetsningsprocessen, vilket ytterligare optimerar yttillståndet för koppar.
Filmbildning: Sänk ned det förbehandlade kretskortet i en lösning som innehåller imidazolföreningar och andra tillsatser. Under lämpliga temperatur-, koncentrations- och tidskontrollförhållanden reagerar azolföreningar med kopparytan för att bilda en transparent, tät och enhetlig organisk lödmask på kopparytan. Detta är kärnsteget i OSP-processen, som kräver strikta parametrar för lösningen. Även små förändringar i dessa parametrar kan påverka kvaliteten och tjockleken på filmbildningen.
efter-bearbetning
Vattentvätt: Efter filmbildning måste kretskort tvättas med vatten, särskilt avjoniserat vatten, för att avlägsna restlösningar och föroreningar på ytan. Vattnets pH-värde efter tvätt bör strikt kontrolleras över 2,1 för att förhindra att den alltför sura tvättlösningen biter och löser upp OSP-filmen, vilket resulterar i otillräcklig tjocklek.
Torkning: För att säkerställa att beläggningsskiktet på skivan och inuti hålen är torrt, rekommenderas i allmänhet att använda varmluft vid 60-90 grader C i cirka 30 sekunder. Temperaturen och tiden kan dock variera beroende på OSP-materialet och måste justeras efter den faktiska situationen. Genom torkningsbehandling fästs OSP-filmen ordentligt på kopparytan, vilket fullbordar hela OSP-processen.
Fördelar med OSP-processen
Betydande kostnad-effektivitet: Jämfört med vissa ytbehandlingsmetoder som använder ädelmetaller eller komplexa processer, som strömlös nickelplätering/nedsänkningsguld, har OSP-processen lägre kostnader. Det kräver ingen dyr utrustning, materialkostnaden är relativt låg och processen är relativt enkel, vilket minskar energiförbrukningen och arbetskostnaderna i produktionsprocessen. Den är mycket lämplig för stor-produktion och har uppenbara fördelar inom kostnadskänsliga områden som konsumentelektronik.
Bra svetsprestanda: Kopparytan som behandlats med OSP har god svetsbarhet under initial svetsning, vilket säkerställer lödfogarnas integritet och tillförlitlighet. Vid blyfri-lödning är dess prestanda lika utmärkt. Eftersom under lödning kan OSP-filmen snabbt avlägsnas av flussmedlet, vilket gör att lodet kan lödas direkt till koppar, och den resulterande koppartennintermetalliska föreningen har en stark bindningsstyrka.
Hög ytplanhet: På grund av den extremt tunna OSP-filmen kan det bearbetade kretskortet bibehålla god planhet. Detta är mycket fördelaktigt för enheter med höga monteringskrav, såsom integrerade kretsar med finfördelning, som effektivt kan undvika svetsfel orsakade av ojämna ytor.
Miljöfördelar: OSP-processen använder inte giftiga eller tungmetallmaterial och följer miljöbestämmelserna. I dagens allt mer miljömedvetna värld gör denna fördel OSP-tekniken mer konkurrenskraftig inom den elektroniska tillverkningsindustrin.
Begränsningar av OSP-processen
Begränsad lagringstid: OSP-film kommer gradvis att förlora sin skyddande effekt när den utsätts för ogynnsamma miljöer under lång tid, vilket leder till oxidation av kopparytan och påverkar svetsprestanda. I allmänhet måste OSP-behandlade kretskort användas inom 6 månader efter tillverkning. Och under lagringsprocessen bör OSP-ytan inte komma i kontakt med sura ämnen, och temperaturen bör inte vara för hög, annars kommer OSP att avdunsta.
Dålig mekanisk hållbarhet: OSP-filmskiktet är mycket tunt och har låg mekanisk hållfasthet, vilket gör det lätt att repas eller skadas under tillverkning och hantering. När filmskiktet är skadat oxideras kopparytan lätt när den utsätts för luft, vilket minskar svetskvaliteten. Därför krävs extra försiktighet under drift och transport, och motsvarande skyddsåtgärder bör vidtas.
Svårigheter med testning och underhåll: På grund av OSP-filmens genomskinliga och färglösa karaktär är det relativt svårt att inspektera och visuellt urskilja om kretskortet har belagts med OSP. Under svetsprocessen behövs ett starkare flöde för att helt eliminera skyddsfilmen, annars kan det lätt leda till svetsfel. Dessutom är OSP i sig icke-ledande och lämpar sig inte för vissa applikationsscenarier som kräver speciell elektrisk prestanda. För imidazol OSP kan den tjocka skyddsfilmen som bildas också påverka elektriska tester.
Tillämpningsscenarier för OSP-process
Inom hemelektronikområdet används OSP-teknik i stor utsträckning vid tillverkning av tryckta kretskort av många hemelektronikprodukter som mobiltelefoner, surfplattor, bärbara datorer, fjärrkontroller, leksaker och enkla miniräknare. Dessa produkter massproduceras vanligtvis-med strikt kostnadskontroll och måttliga prestandakrav. Kostnadsfördelen med OSP-teknik, bra svetsprestanda och slät yta uppfyller dessa behov perfekt.
Produkter med höga utrymmeskrav: OSP-teknik har också unika fördelar i vissa små elektroniska enheter med extremt krävande utrymmeskrav, såsom mikrosensorer, små Bluetooth-moduler, bärbara enheter, etc. Den kan bibehålla planheten på kretskortets yta, vilket är fördelaktigt för att uppnå kretslayout med hög-densitet i begränsat utrymme.