Una guida completa alla finitura superficiale dei PCB OSP

Il rame utilizzato su una scheda a circuito stampato (PCB) è importante in quanto definisce le connessioni tra i componenti della scheda. Tuttavia, il rame è un materiale chimicamente attivo che può ossidarsi a causa dell'umidità atmosferica, causando problemi durante le saldature ad alta temperatura e riducendo l'affidabilità della scheda.

Per affrontare questi problemi, finitura superficiale viene applicata al circuito stampato. La finitura superficiale ha due scopi: proteggere il rame dall'ossidazione e fornire una superficie favorevole all'alta saldabilità durante la connessione dei componenti. Per le schede PCB vengono utilizzati diversi tipi di finitura, come HASL, stagno/argento a immersione, ENIG, ENEPIG, e OSP.

Tra queste finiture, Conservante organico della saldabilità (OSPè una scelta popolare grazie al suo basso costo e alla sua compatibilità ambientale. Forma un rivestimento organico che protegge il rame e fornisce una superficie favorevole alla saldatura, rendendolo un'opzione interessante per molte applicazioni.

Che cos'è il conservante organico della saldabilità (OSP)?

Spiegazione del concetto di OSP

cos'è l'osp

L'OSP, o preservante organico della saldabilità, è un tipo di finitura superficiale per circuiti stampati (PCB). È noto anche come antitarlo. Il Processo OSP PCB prevede l'applicazione di uno strato di finitura organica su una superficie pulita di rame attraverso un processo di adsorbimento.

La finitura organica aiuta a proteggere il rame dall'ossidazione e dagli effetti dell'umidità e della pressione ambientale. Durante il processo di saldatura, la finitura può essere facilmente rimossa attraverso l'uso di Flusso di PCB. In questo modo il rame pulito si mescola con la saldatura in fusione, producendo giunti di saldatura in minor tempo.

Il composto utilizzato in Trattamento superficiale OSP è un composto a base acquosa che fa parte dei gruppi azolici, come i benzimidazoli, gli imidazoli e i benzotriazoli. Questi composti vengono assorbiti dalla superficie del rame, creando una pellicola. Lo spessore della pellicola generata dai benzotriazoli è più sottile di quello degli imidazoli. In genere, la pellicola ha uno spessore compreso tra decine e centinaia di nanometri.

Caratteristiche della finitura superficiale OSP PCB

  • Le schede create con OSP sono facili da produrre e possono essere facilmente rielaborate, se necessario. Produttori di PCBA spesso utilizzano un nuovo rivestimento per riparare gli strati danneggiati.
  • La scheda nuda ha buone proprietà di bagnatura durante la saldatura su vias e pad.
  • Si tratta di un'opzione poco costosa, scelta comunemente dai produttori di elettronica.
  • La caratteristica di assenza di piombo della placcatura OSP PCB la rende adatta per i componenti SMD e per la lavorazione di PCBA. Assemblaggio SMT.
  • La sua superficie piatta lo rende adatto a piazzole a passo stretto come BGA e QFP.
  • Creato con un composto a base d'acqua sicuro per le persone e l'ambiente.
  • Richiede meno inchiostro per la maschera di saldatura rispetto ad altre finiture superficiali.
  • Suscettibile ai danni meccanici, richiede quindi maggiore attenzione nella manipolazione.
  • Lo stato incolore e trasparente rende difficile l'ispezione visiva da parte degli operatori e lo spessore è difficile da misurare, il che può influire sulle prestazioni di saldatura.
  • A causa della sua fragilità, richiede un trasporto e una manipolazione accurati per evitare graffi e danni allo strato protettivo.
  • Non è adatto per i fori passanti placcati, in quanto ha una breve durata di conservazione di circa 6 mesi.
  • È una finitura delicata e anche una piccola quantità di acqua o di umidità può comprometterne le prestazioni.
  • Il processo OSP richiede alcune variazioni e non è compatibile con l'ICT, il che può causare danni al PCB con le sonde ICT. Richiede misure di manipolazione attente a causa della sua reputazione con le restrizioni ICT.
  • Nel Processo di assemblaggio dei PCBLa scheda PCBA deve essere lavorata ad alta temperatura, il che può causare cambiamenti nell'OSP durante il processo di assemblaggio.

OSP VS ENIG

  • La durata di vita di OSP è di circa 6-11 mesi, mentre ENIG ha una durata di 12 mesi.
  • L'OSP presenta alcune limitazioni Assemblaggio di PCBmentre ENIG è più complesso in termini di gestione.
  • Nonostante sia più costoso, l'ENIG è preferito dai produttori di elettronica.
  • Entrambe le tecnologie garantiscono una superficie piana, sono Conforme alla direttiva RoHSe hanno una buona saldabilità.
  • L'incollaggio del filo di alluminio è necessario per ENIGma non per l'OSP.

Come viene prodotto l'OSP

Ecco un diagramma a blocchi creato per aiutare a comprendere il processo di produzione dei PCB OSP. Il diagramma è suddiviso in diversi blocchi che definiscono ogni fase del processo di produzione.

  1. La prima fase è la pulizia, che rimuove i contaminanti organici come l'olio e le pellicole di ossidazione dalla lamina di rame, il componente principale dell'OSP. Una pulizia insufficiente può causare uno spessore non uniforme del conservante creato. Per ottenere pellicole OSP di alta qualità, la concentrazione del liquido di pulizia deve rientrare in un determinato intervallo secondo gli standard di laboratorio. Il processo di pulizia deve essere monitorato regolarmente per garantire il rispetto degli standard richiesti. Se non si ottengono i risultati desiderati, è necessario cambiare il liquido di pulizia.
  2. Il secondo blocco è il miglioramento della topografia, in cui la micro-incisione viene utilizzata per rimuovere l'ossidazione prodotta sulla lamina di rame che causa un forte legame tra la lamina di rame e la soluzione organica di conservazione della saldabilità. La velocità di formazione del film dipende dalla velocità di micro-incisione. Per ottenere uno spessore uniforme del film, la velocità di micro-incisione deve essere stabile. La velocità di micro-incisione è compresa tra 1,0 e 1,5 micrometri al minuto.
  3. L'opzione migliore è quella di utilizzare un risciacquo prima di creare il conservante, poiché la soluzione OSP può essere inquinata da ioni, che possono causare l'appannamento dopo il completamento del processo di saldatura a riflusso. Inoltre, dopo la creazione del conservante è necessario utilizzare un risciacquo DI con un valore di pH compreso tra 4 e 7. Se non si rispettano questi parametri, il conservante può essere distrutto a causa dell'inquinamento.
  4. Il rivestimento OSP PCB viene quindi applicato alla superficie di rame pulita attraverso un processo di adsorbimento. La soluzione OSP contiene composti organici come benzimidazoli, imidazoli e benzotriazoli che formano un sottile strato sulla superficie del rame. Lo spessore del rivestimento può essere controllato regolando la concentrazione e il tempo di immersione della soluzione.
  5. Dopo l'applicazione del rivestimento, il PCB viene asciugato e polimerizzato in un ambiente controllato per rimuovere l'umidità residua e garantire una corretta adesione dello strato OSP.
  6. Una volta applicato il rivestimento, il PCB viene ispezionato per individuare eventuali difetti o irregolarità. I circuiti stampati rivestiti di OSP vengono poi sottoposti a diversi Test sui PCB per garantirne la qualità, l'affidabilità e le prestazioni.

Problemi di OSP dopo la saldatura

Ecco alcuni suggerimenti che possono essere utilizzati in condizioni di azoto aperto per il riflusso secondario per ottenere buoni risultati di saldatura. Il colore delle schede OSP può essere alterato durante il processo di saldatura, pertanto è necessario adottare alcune misure relative allo spessore del conservante, alla durata della saldatura, alla quantità di mordenzatura, ecc. Esistono due fattori che possono influire sulle prestazioni delle schede PCBA OSP dopo la saldatura, elencati di seguito.

Fattore 1:

  • Esiste un colore uniforme
  • Il colore diventa più scuro
  • Cause dell'appannamento

Fattore 2:

  • Ossidazione
  • I colori passano dal marrone al marrone scuro
Per quanto riguarda il primo fattore, il processo di saldatura può ridurre l'ossidazione, senza effetti negativi. Pertanto, non sono necessarie misure aggiuntive.
 
Per quanto riguarda il secondo fattore, l'affidabilità dell'OSP può essere compromessa perché il flussante non è in grado di rimuovere l'ossidazione, il che può ridurre l'efficacia del processo di saldatura.
 
Ecco alcuni parametri da seguire per garantire un buon aspetto e prestazioni ottimali della finitura superficiale del conservante organico di saldabilità.
  • Lo spessore dell'OSP deve avere un valore limitato.
  • La microincisione deve essere compresa in un certo intervallo.
  • Durante il Processo di produzione dei PCB, i contaminanti devono essere completamente rimossi e influenzano il processo di saldatura.
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