Un guide complet sur l'état de surface des circuits imprimés OSP

Le cuivre utilisé sur une carte de circuit imprimé (PCB) est important car il définit les connexions entre les composants de la carte. Cependant, le cuivre est un matériau chimiquement actif qui peut s'oxyder sous l'effet de l'humidité atmosphérique, ce qui pose des problèmes lors du soudage à haute température et réduit la fiabilité de la carte.

Pour répondre à ces questions, finition de surface est appliquée sur le circuit imprimé. La finition de surface a deux objectifs : protéger le cuivre de l'oxydation et fournir une surface favorable à une soudabilité élevée lors de la connexion des composants. Différents types de finitions sont utilisés pour les cartes de circuits imprimés, tels que HASL, étain/argent par immersion, ENIG, ENEPIG, et OSP.

Parmi ces finitions, Conservateur de soudabilité organique (OSPest un choix populaire en raison de son faible coût et de son respect de l'environnement. Il forme un revêtement organique qui protège le cuivre et offre une surface favorable au soudage, ce qui en fait une option intéressante pour de nombreuses applications.

Qu'est-ce que le conservateur de soudabilité organique (OSP) ?

Explication du concept d'OSP

qu'est-ce que l'osp ?

L'OSP (Organic Solderability Preservatives) est un type de finition de surface pour les cartes de circuits imprimés (PCB). Il est également connu sous le nom d'anti-tarnish. L'OSP est également connu sous le nom d'anti-tarnish. Processus OSP PCB consiste à appliquer une couche de finition organique sur une surface de cuivre propre par un processus d'adsorption.

La finition organique aide à protéger le cuivre de l'oxydation et des effets de l'humidité et de la pression environnementale. Pendant le processus de soudure, la finition peut être facilement enlevée grâce à l'utilisation de Flux de PCB. Cela permet au cuivre propre de se mélanger à la soudure en fusion, produisant ainsi des joints de soudure en moins de temps.

Le composé utilisé dans les Traitement de surface OSP est un composé à base d'eau qui fait partie des groupes azoles, tels que les benzimidazoles, les imidazoles et les benzotriazoles. Ces composés sont absorbés par la surface du cuivre, créant ainsi un film. L'épaisseur du film généré par les benzotriazoles est plus fine que celle des imidazoles. Typiquement, le film a une épaisseur de quelques dizaines à quelques centaines de nanomètres.

Caractéristiques de l'état de surface des circuits imprimés OSP

  • Les cartes créées à l'aide d'OSP sont faciles à fabriquer et peuvent être facilement retravaillées si nécessaire. Fabricants de PCBA utilisent souvent un nouveau revêtement pour réparer les couches endommagées.
  • Les cartes nues ont de bonnes propriétés de mouillage lors de la soudure sur les vias et les pads.
  • Il s'agit d'une option peu coûteuse, couramment choisie par les fabricants d'électronique.
  • La caractéristique sans plomb de la métallisation OSP PCB la rend appropriée pour les composants SMD et le traitement des PCBA par le biais de Montage SMT.
  • Sa surface plane permet de l'utiliser pour les pastilles à faible encombrement telles que BGA et QFP.
  • Créé à l'aide d'un composé à base d'eau sans danger pour l'homme et l'environnement.
  • Il nécessite moins d'encre pour le masque de soudure que d'autres finitions de surface.
  • Susceptible d'être endommagé mécaniquement, il doit être manipulé avec plus de précautions.
  • L'état incolore et transparent rend l'inspection visuelle difficile pour les opérateurs, et son épaisseur est difficile à mesurer, ce qui peut affecter les performances de soudage.
  • En raison de sa fragilité, il doit être transporté et manipulé avec précaution afin d'éviter les rayures et les dommages à la couche protectrice.
  • Il ne convient pas pour les trous traversants plaqués car il a une durée de conservation courte d'environ 6 mois.
  • Il s'agit d'une finition sensible et même une faible quantité d'eau ou d'humidité peut affecter ses performances.
  • Le processus OSP nécessite certaines variations et n'est pas compatible avec l'ICT, ce qui peut endommager le circuit imprimé avec les sondes ICT. Il nécessite des mesures de manipulation prudentes en raison de sa réputation avec les restrictions de l'ICT.
  • Dans le Processus d'assemblage des PCBLa carte PCBA doit être traitée à haute température, ce qui peut entraîner des modifications de l'OSP au cours du processus d'assemblage.

OSP VS ENIG

  • La durée de vie d'OSP est d'environ 6 à 11 mois, tandis que celle d'ENIG est de 12 mois.
  • OSP a certaines limites en ce qui concerne Assemblage de PCBtandis que l'ENIG est plus complexe en termes de manipulation.
  • Bien qu'il soit plus cher, l'ENIG est préféré par les fabricants d'électronique.
  • Les deux technologies garantissent une surface plane, sont Conforme à la directive RoHSet ont une bonne soudabilité.
  • Le collage du fil d'aluminium est nécessaire pour ENIGmais pas pour les OSP.

Comment les OSP sont-elles fabriquées ?

Voici un schéma fonctionnel créé pour aider à comprendre le processus de fabrication des circuits imprimés OSP. Ce diagramme est divisé en différents blocs qui définissent chaque étape du processus de fabrication.

  1. La première étape est le nettoyage, qui permet d'éliminer les contaminants organiques tels que l'huile et les films d'oxydation de la feuille de cuivre, principal composant de l'OSP. Un nettoyage insuffisant peut entraîner une épaisseur inégale de l'agent de conservation créé. Pour obtenir des films OSP de haute qualité, la concentration du liquide de nettoyage doit se situer dans une certaine fourchette, conformément aux normes de laboratoire. Le processus de nettoyage doit être régulièrement contrôlé afin de s'assurer que la norme requise est respectée. Si les résultats souhaités ne sont pas atteints, le liquide de nettoyage doit être changé.
  2. Le deuxième bloc est l'amélioration de la topographie, où la micro-gravure est utilisée pour éliminer l'oxydation produite sur la feuille de cuivre qui provoque une forte liaison entre la feuille de cuivre et la solution organique de préservation de la soudabilité. Le taux de formation du film dépend de la vitesse de microgravure. Pour obtenir une épaisseur de film régulière, la vitesse de microgravure doit être stable. La vitesse de microgravure est comprise entre 1,0 et 1,5 micromètre par minute.
  3. La meilleure option est d'utiliser un rinçage avant de créer le conservateur, car la solution OSP peut être polluée par des ions, ce qui peut provoquer un ternissement après l'achèvement du processus de soudure par refusion. En outre, un rinçage DI doit être utilisé après la création de l'agent de conservation avec une valeur pH de 4 à 7. Si ces paramètres ne sont pas respectés, l'agent de conservation peut être détruit en raison de la pollution.
  4. Le revêtement de PCB OSP est ensuite appliqué sur la surface de cuivre nettoyée par un processus d'adsorption. La solution OSP contient des composés organiques tels que des benzimidazoles, des imidazoles et des benzotriazoles qui forment une fine couche sur la surface du cuivre. L'épaisseur de la couche peut être contrôlée en ajustant la concentration et le temps d'immersion de la solution.
  5. Une fois le revêtement appliqué, le circuit imprimé est séché et durci dans un environnement contrôlé afin d'éliminer toute humidité résiduelle et d'assurer une bonne adhérence de la couche OSP.
  6. Une fois le revêtement appliqué, le circuit imprimé est inspecté pour détecter d'éventuels défauts ou irrégularités. Les circuits imprimés revêtus d'OSP sont ensuite soumis à divers contrôles. Tests PCB afin de garantir leur qualité, leur fiabilité et leur performance.

Problèmes d'OSP après soudure

Voici quelques suggestions qui peuvent être utilisées dans des conditions d'azote ouvert pour la refusion secondaire afin d'obtenir de bons résultats de soudure. La couleur des cartes OSP peut être affectée au cours du processus de soudure, c'est pourquoi certaines mesures doivent être prises en ce qui concerne l'épaisseur du conservateur, la durée de la soudure, la quantité de gravure, etc. Deux facteurs peuvent affecter les performances des cartes PCBA OSP après le soudage, qui sont énumérés ci-dessous.

Facteur 1 :

  • Existence d'une couleur uniforme
  • La couleur devient plus foncée
  • Les causes de la ternissure

Facteur 2 :

  • Oxydation
  • Les couleurs passent du brun au brun foncé
En ce qui concerne le premier facteur, le processus de brasage peut réduire l'oxydation, ce qui n'entraîne pas d'effets néfastes. Aucune mesure supplémentaire n'est donc nécessaire.
 
En ce qui concerne le deuxième facteur, la fiabilité de l'OSP peut être compromise parce que le flux n'est pas en mesure d'éliminer l'oxydation, ce qui peut réduire l'efficacité du processus de brasage.
 
Voici quelques paramètres à respecter pour garantir un bon aspect et une performance optimale de la finition de surface du conservateur de soudabilité organique.
  • L'épaisseur de l'OSP doit être limitée.
  • La micro gravure doit se situer dans une certaine fourchette.
  • Pendant la Processus de fabrication des PCBLes contaminants doivent être complètement éliminés avant d'affecter le processus de brasage.
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