Definition og princip forOSP proces
OSP er en organisk loddemaske, også kendt som en kobberbeskytter. Kort sagt er OSP-processen at dyrke en organisk film på en ren, bar kobberoverflade gennem kemiske metoder. Dette lag af film har oxidationsmodstand, varmechokmodstand og fugtbestandighed, som kan beskytte kobberoverfladen mod yderligere rust under normale forhold. Princippet er baseret på kemisk binding. Tager man den almindelige azol-OSP som et eksempel, kan imidazolringen i alkylbenzimidazol-organiske forbindelser danne en koordinationsbinding med 3d10-elektronerne i kobberatomer og derved danne alkylbenzimidazol-kobberkomplekser. Under belægningsprocessen belægges det første lag først, som adsorberer kobber. Derefter kombineres det andet lag af organiske belægningsmolekyler med kobber, og denne proces gentages, indtil en struktur på tyve eller endda hundredvis af organiske belægningsmolekyler er dannet. Til sidst dannes et beskyttende lag med en tykkelse generelt mellem 0,2-0,5 µm på kobberoverfladen. På grund af van der Waals-tiltrækningen mellem langkædede alkylgrupper og tilstedeværelsen af benzenringe har denne beskyttende film desuden god varmebestandighed og høj nedbrydningstemperatur. I det efterfølgende højtemperatursvejsemiljø kan denne beskyttende film nemt og hurtigt fjernes af flussmidlet, hvilket gør det muligt for den blotlagte rene kobberoverflade at binde sig til det smeltede loddemateriale i løbet af meget kort tid og danne en fast loddeforbindelse.
Materialer til OSP proces
OSP har tre hovedtyper af materialer: kolofonium, aktiv harpiks og azol. De i øjeblikket meget anvendte er azol-OSP'er. Azol OSP har gennemgået omkring 5 generationer af forbedringer, som er navngivet BTA, IA, BIA, SBA og den seneste APA. Azolforbindelser tilhører nitrogen-holdige organiske forbindelser, såsom benzotriazol og imidazol organiske krystallinske baser. De kan klæbe godt til blottede kobberoverflader og har specificitet, idet de kun adsorberer kobber og adsorberer ikke på isoleringsbelægninger såsom loddemaske. Blandt dem vil benzotriazol danne en molekylær tynd film på kobberoverfladen. Under samlingsprocessen, især under reflowlodning, er denne tynde film tilbøjelig til at fordampe ved en vis temperatur; Den beskyttende film dannet af imidazol organisk krystallinsk base på kobberoverfladen er tykkere end benzotriazols og kan modstå flere termiske cyklusser under samlingsprocessen.
Processen med OSP-teknologi
Forbehandling:
Oliefjernelse: Dette trin er afgørende for at fjerne forurenende stoffer såsom oxider, fingeraftryk og fedt, der kan forblive på kobberoverfladen under den foregående proces, og derved opnå en ren kobberoverflade. Ved at bruge specialiserede affedtningsmidler fjernes urenheder såsom oliepletter fra kobberoverfladen gennem kemiske reaktioner, hvilket giver et godt grundlag for efterfølgende processer.
Mikrokorrosion: Mikrokorrosions hovedfunktion er at fjerne de mere alvorlige oxider på kobberoverfladen og danne en ensartet lys og ru kobberoverflade. En sådan lidt ru overflade kan lette bedre vedhæftning og finere ensartethed af den efterfølgende dyrkede OSP-film. Forskellige mikroætsningsløsninger kan forårsage forskellig ruhed på kobberoverfladen, hvilket igen påvirker glansen og farven på kobberoverfladen efter filmdannelse, da ruhed kan ændre lysets brydningsindeks og vinkel. Normalt bruges en mikroætsningsopløsning indeholdende specifikke komponenter, og behandlingstiden og temperaturen styres for at opnå præcise mikroætsningseffekter.
Syrevask: Syrevaskens funktion er grundigt at fjerne reststoffer på kobberoverfladen efter mikrokorrosion, hvilket sikrer, at kobberoverfladen er ren og skaber betingelser for, at den næste proces kan forløbe glat. Bejdseopløsningen kan neutralisere og opløse urenheder, der kan forblive under mikroætsningsprocessen, hvilket yderligere optimerer kobberets overfladetilstand.
Filmdannelse: Nedsænk det forbehandlede printkort i en opløsning, der indeholder imidazolforbindelser og andre tilsætningsstoffer. Under passende temperatur-, koncentrations- og tidskontrolbetingelser reagerer azolforbindelser med kobberoverfladen for at danne en gennemsigtig, tæt og ensartet organisk loddemaske på kobberoverfladen. Dette er kernetrinet i OSP-processen, som kræver strenge parametre for løsningen. Selv små ændringer i disse parametre kan påvirke kvaliteten og tykkelsen af filmdannelsen.
efter-behandling
Vandvask: Efter filmdannelse skal printplader vaskes med vand, især deioniseret vand, for at fjerne resterende opløsninger og urenheder på overfladen. Vandets pH-værdi efter vask bør kontrolleres strengt over 2,1 for at forhindre, at den alt for sure vaskeopløsning bider og opløser OSP-filmen, hvilket resulterer i utilstrækkelig tykkelse.
Tørring: For at sikre, at belægningslaget på pladen og inde i hullerne er tørt, anbefales det generelt at bruge varmluft ved 60-90 grader C i ca. 30 sekunder. Temperaturen og tiden kan dog variere afhængigt af OSP-materialet og skal justeres i henhold til den faktiske situation. Ved tørrebehandling bliver OSP-filmen fastgjort til kobberoverfladen, hvilket fuldender hele OSP-processen.
Fordele ved OSP proces
Betydelig omkostningseffektivitet-: Sammenlignet med nogle overfladebehandlingsmetoder, der bruger ædelmetaller eller komplekse processer, såsom strømløs fornikling/nedsænkningsguld, har OSP-processen lavere omkostninger. Det kræver ikke dyrt udstyr, materialeomkostningerne er relativt lave, og processen er relativt enkel, hvilket reducerer energiforbruget og arbejdsomkostningerne i produktionsprocessen. Det er meget velegnet til stor-produktion og har indlysende fordele inden for omkostningsfølsomme områder som forbrugerelektronik.
God svejseydelse: Kobberoverfladen behandlet med OSP har god svejsbarhed under indledende svejsning, hvilket sikrer integriteten og pålideligheden af loddeforbindelserne. Ved blyfri-lodning er dens ydeevne lige så fremragende. For under lodning kan OSP-filmen hurtigt fjernes af fluxen, hvilket gør det muligt at lodde loddet direkte til kobber, og den resulterende kobbertin-intermetalliske forbindelse har en stærk bindingsstyrke.
Høj overfladeplanhed: På grund af den ekstremt tynde OSP-film kan det forarbejdede printkort opretholde en god planhed. Dette er meget fordelagtigt for enheder med høje monteringskrav, såsom integrerede kredsløb med fin stigning, som effektivt kan undgå svejsefejl forårsaget af ujævne overflader.
Miljømæssige fordele: OSP-processen bruger ikke giftige eller tungmetalmaterialer og overholder miljøbestemmelserne. I nutidens stadig mere miljøbevidste verden gør denne fordel OSP-teknologien mere konkurrencedygtig i den elektroniske fremstillingsindustri.
Begrænsninger af OSP-proces
Begrænset holdbarhed: OSP-film vil gradvist miste sin beskyttende effekt, når den udsættes for ugunstige miljøer i lang tid, hvilket fører til kobberoverfladeoxidation og påvirker svejseydelsen. Generelt skal OSP-behandlede printkort bruges inden for 6 måneder efter fremstilling. Og under opbevaringsprocessen bør OSP-overfladen ikke komme i kontakt med sure stoffer, og temperaturen bør ikke være for høj, ellers vil OSP fordampe.
Dårlig mekanisk holdbarhed: OSP-filmlaget er meget tyndt og har lav mekanisk styrke, hvilket gør det nemt at blive ridset eller beskadiget under fremstilling og håndtering. Når først filmlaget er beskadiget, oxideres kobberoverfladen let, når den udsættes for luft, hvilket reducerer svejsekvaliteten. Derfor er ekstra forsigtighed påkrævet under drift og transport, og tilsvarende beskyttelsesforanstaltninger bør træffes.
Svært ved test og vedligeholdelse: På grund af OSP-filmens gennemsigtige og farveløse karakter er det relativt vanskeligt at inspicere og visuelt skelne, om printpladen er blevet belagt med OSP. Under svejseprocessen er en stærkere flux nødvendig for fuldstændigt at eliminere den beskyttende film, ellers kan det let føre til svejsefejl. Desuden er OSP i sig selv ikke-ledende og er ikke egnet til visse applikationsscenarier, der kræver speciel elektrisk ydeevne. For imidazol OSP kan den dannede tykke beskyttende film også påvirke elektrisk test.
Anvendelsesscenarier for OSP-processer
Inden for forbrugerelektronik er OSP-teknologi i vid udstrækning brugt til fremstilling af printkort af adskillige forbrugerelektronikprodukter såsom mobiltelefoner, tablets, bærbare computere, fjernbetjeninger, legetøj og simple lommeregnere. Disse produkter masseproduceres normalt-med streng omkostningskontrol og moderate krav til ydeevne. Omkostningsfordelen ved OSP-teknologi, god svejseydelse og glat overflade opfylder perfekt disse behov.
Produkter med høje pladskrav: OSP-teknologien har også unikke fordele i nogle små elektroniske enheder med ekstremt krævende pladskrav, såsom mikrosensorer, små Bluetooth-moduler, bærbare enheder osv. Den kan opretholde fladheden af printpladens overflade, hvilket er gavnligt for at opnå kredsløbslayout med høj-densitet på begrænset plads.