OSP PCB表面仕上げの総合ガイド

プリント回路基板(PCB)に使われる銅は、基板上の部品間の接続を定義する重要なものです。しかし、銅は化学的に活性な材料であり、大気中の湿気によって酸化し、高温のはんだ付けの際に問題を引き起こし、基板の信頼性を低下させます。

これらの問題に対処するためだ、 表面仕上げ が回路基板に施される。表面仕上げには、銅を酸化から保護することと、部品接続時の高いはんだ付け性に適した表面を提供するという2つの目的がある。PCB基板には、HASL、無電解スズ/銀、ENIG、ENEPIG、など、さまざまなタイプの仕上げが使用される。 オーエスピー.

これらの仕上げの中で、 有機はんだ付け性保存剤 (オーエスピーは、その低コストと環境への優しさから、人気の高い選択肢となっている。銅を保護する有機皮膜を形成し、はんだ付けに適した表面を提供するため、多くの用途で魅力的な選択肢となっている。

有機はんだ防腐剤(OSP)とは?

OSPのコンセプト説明

OSPとは

OSP(有機はんだ付け性防腐剤)は、プリント回路基板(PCB)の表面仕上げの一種です。変色防止としても知られている。その OSP PCBプロセス は、吸着プロセスによって、清浄な銅の表面に有機仕上げ剤の層を塗布する。

有機仕上げは、銅を酸化や湿気や環境圧力の影響から保護するのに役立ちます。はんだ付けの工程では、次のような方法で簡単に取り除くことができます。 PCBフラックス.これにより、清浄な銅が溶融はんだと混ざり合い、より短時間ではんだ接合ができる。

に使用されている化合物である。 OSP表面処理 は、ベンズイミダゾール、イミダゾール、ベンゾトリアゾールなどのアゾールグループに属する水性化合物である。これらの化合物は銅の表面に吸収され、皮膜を作る。ベンゾトリアゾールによって生成される皮膜の厚さは、イミダゾールよりも薄い。通常、膜の厚さは数十から数百ナノメートルである。

OSP PCB表面仕上げの特徴

  • OSPを使用して作成されたボードは製造が容易で、必要に応じて簡単に作り直すことができる。 PCBAメーカー 多くの場合、傷んだ層を修復するために新しいコーティングを使用する。
  • ベアボードは、ビアやパッドにはんだ付けする際に良好な濡れ性を持つ。
  • これは安価なオプションで、電子機器メーカーがよく選択する。
  • OSP PCBめっきの鉛フリー機能は、SMD部品やPCBA加工に適しています。 SMTアセンブリ.
  • 表面が平坦なため、BGAやQFPなどの狭ピッチパッドに適しています。
  • 人と環境に安全な水性コンパウンドを使用。
  • 他の表面仕上げに比べ、ソルダーマスクインクが少なくて済む。
  • 機械的なダメージを受けやすいので、取り扱いにはより注意が必要。
  • 無色透明であるため、作業者による目視検査が難しく、厚みの測定も困難であるため、溶接性能に影響を及ぼす可能性がある。
  • その壊れやすい性質のため、傷や保護層の損傷を避けるには、慎重な輸送と取り扱いが必要である。
  • 賞味期限が6ヶ月程度と短いため、スルーホールのメッキには適さない。
  • デリケートな仕上げであり、ちょっとした水や湿気でもその性能に影響を与える可能性がある。
  • OSPプロセスは特定のバリエーションを必要とし、ICTとの互換性がないため、ICTプローブでプリント基板を損傷する可能性がある。ICTの制限との評判が高いため、慎重な取り扱い対策が必要です。
  • での PCB組立工程PCBAボードは高温で処理する必要があるため、組立工程でOSPが変化する可能性がある。

OSP VS ENIG

  • OSPの寿命は約6ヶ月から11ヶ月であるのに対し、ENIGの寿命は12ヶ月である。
  • OSPには次のような制約がある。 PCBアセンブリ一方、ENIGは扱いが複雑だ。
  • より高価であるにもかかわらず、ENIGは電子機器メーカーに好まれている。
  • どちらの技術も、平らな表面を確保し RoHS対応はんだ付け性は良好である。
  • アルミワイヤーボンディングは エニグしかし、OSPは違う。

OSPの製造方法

OSP PCBの製造工程を理解するために作成したブロック図です。この図は、製造工程の各ステップを定義する異なるブロックに分割されています。

  1. 最初のステップは洗浄で、OSPの主成分である銅箔から油や酸化膜などの有機汚染物質を取り除く。洗浄が不十分だと、出来上がった防腐剤の厚みが不均一になることがある。高品質のOSPフィルムを得るためには、洗浄液の濃度が実験室の基準に従って一定の範囲内になければならない。洗浄工程は定期的にモニターし、必要な基準を満たしていることを確認する必要がある。望ましい結果が得られない場合は、洗浄液を変更する必要がある。
  2. 第二のブロックはトポグラフィー強化で、銅箔と有機はんだ付け性保存液の強固な結合を引き起こす銅箔上に生成された酸化を除去するためにマイクロエッチングが使用されます。成膜速度はマイクロエッチングの速度に依存する。滑らかな膜厚を得るためには、マイクロエッチングの速度を安定させる必要があります。マイクロエッチング速度の範囲は、毎分約1.0~1.5マイクロメートルです。
  3. OSP溶液はイオンによって汚染され、リフローはんだ付け工程終了後に変色を引き起こす可能性があるため、最善の選択肢は、防腐剤を作成する前にリンスを使用することです。さらに、防腐剤の作成後には、pH値が4~7のDIリンスを使用する必要があります。これらのパラメータが守られていない場合、汚染により防腐剤が破壊される可能性があります。
  4. その後、OSP PCBコーティングは、吸着プロセスによって洗浄された銅表面に塗布される。OSP溶液は、ベンズイミダゾール、イミダゾール、ベンゾトリアゾールなどの有機化合物を含み、銅表面に薄い層を形成する。コーティングの厚さは、溶液の濃度と浸漬時間を調整することでコントロールできる。
  5. コーティング後、PCBは制御された環境で乾燥・硬化され、残った水分を除去し、OSP層の適切な接着を確保する。
  6. コーティングが完了すると、PCBに欠陥や不規則性がないか検査されます。OSPコーティングが施された回路基板は、次にさまざまな試験にかけられます。 PCBテスト その品質、信頼性、性能を保証する。

はんだ付け後のOSPの問題

良好な溶接結果を得るために、開放窒素条件下で二次リフローに使用できるいくつかの提案を紹介する。OSP基板の色は、はんだ付け工程で影響を受ける可能性があるため、防腐剤の厚さ、はんだ付け時間、エッチング量などについて一定の対策を講じる必要がある。はんだ付け後のOSP PCBA基板の性能に影響を与える要因が2つあり、以下に示す。

ファクター1:

  • 均一な色が存在する
  • 色が濃くなる
  • 変色の原因

ファクター2:

  • 酸化
  • 色は茶色からダークブラウンに変化
第一の要因については、はんだ付け工程で酸化を抑えることができるため、悪影響はない。したがって、追加の対策は必要ない。
 
つ目の要因については、フラックスが酸化を除去できず、はんだ付けプロセスの効果が低下するため、OSPの信頼性が損なわれる可能性がある。
 
ここでは、有機はんだ付け性防腐剤の表面仕上げの良好な外観と最適な性能を確保するために従ういくつかのパラメータを示します。
  • OSPの厚さは、ある限られた値でなければならない。
  • マイクロエッチングは、ある程度の範囲でなければならない。
  • 期間中 プリント基板製造工程汚染物質を完全に除去しなければ、はんだ付け工程に影響を与える。
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