Die elektrische Verbindung auf einer Leiterplatte hängt von der Leitfähigkeit von Kupfer ab.Als aktive chemische Substanz neigt Kupfer jedoch dazu, zu oxidieren, wenn es Luftfeuchtigkeit ausgesetzt wird, was danach zu Problemen führt, die möglicherweise beim Hochtemperaturlöten auftreten, was die feste Befestigung der Komponenten auf Leiterplatten stark gefährdet und die Zuverlässigkeit der Endprodukte verringert .Deswegen,Oberflächenveredlungträgt zwei Hauptaufgaben, wenn es um die Leistung von Leiterplatten geht: Kupfer vor Oxidation zu schützen und eine Oberfläche für eine hohe Lötbarkeit bereitzustellen, wenn Komponenten bereit sind, auf Leiterplatten montiert zu werden.

Platinenoberflächen können basierend auf verschiedenen Technologien und beteiligten chemischen Substanzen in verschiedene Klassifikationen eingeteilt werden: HASL (Hot Air Soldering Leveling), Immersion Tin/Silver, OSP,ENIG und ENEPIGusw. Unter allen Oberflächen wird OSP aufgrund seiner niedrigen Kosten und umweltfreundlichen Eigenschaften immer häufiger, was für uns eine größere Notwendigkeit hinzufügt, es besser zu verstehen.Das soll Ihnen dieser Artikel sagen.

Kurze Einführung in OSP

OSP ist die Abkürzung für „Organic Solderability Preservatives“ und wird auch Anti-Tarnish genannt.Es bezieht sich auf eine Schicht aus organischem Finish, die durch Adsorption auf sauberem und blankem Kupfer erzeugt wird.Einerseits ist diese organische Veredelung in der Lage, Kupfer vor Oxidierung, Temperaturschock oder Feuchtigkeit zu schützen.Andererseits muss es im späteren Lötprozess einfach durch Flussmittel entfernt werden, damit das freigelegte saubere Kupfer mit Schmelzlot verbunden werden kann, so dass Lötstellen in kürzester Zeit erzeugt werden können.

Die verwendete chemische Verbindung auf Wasserbasis gehört zur Familie der Azole wie Benzotriazole, Imidazole und Benzimidazole, die alle auf der Kupferoberfläche adsorbiert werden, wobei eine Koordination zwischen ihnen und Kupferatomen gebildet wird, was zur Bildung eines Films führt.Hinsichtlich der Filmdicke ist ein durch Benzotriazole hergestellter Film dünn, während ein durch Imidazole hergestellter Film relativ dick ist.Die Differenzierung nach Dicke hat einen deutlichen Einfluss auf die Oberflächenbeschaffenheit der Platte, die im späteren Teil dieses Artikels besprochen wird.

Herstellungsprozess von OSP

Tatsächlich hat OSP eine zehnjährige Geschichte, die länger ist als die von SMT (Surface Mount Technology).Hier ist der Herstellungsprozess von OSP.

Hinweis: DI bezieht sich auf Entionisierung.

Die Funktion von "Reinigen" besteht darin, organische Verunreinigungen wie Öl, Fingerabdrücke, Oxidationsfilme usw. zu entfernen, damit die Oberfläche der Kupferfolie sauber und glänzend bleibt, was die grundlegende Forderung ist.Dieser Schritt spielt eine ganz entscheidende Rolle für die Aufbauqualität von Konservierungsmitteln.Eine schlechte Reinigung führt tendenziell zu einer ungleichmäßigen Dicke des Konservierungsmittelaufbaus.Um die hohe Qualität der fertigen OSP-Folie sicherzustellen, sollte einerseits die Konzentration der Reinigungslösung durch chemische Laboranalysen innerhalb eines Standardbereichs kontrolliert werden.Andererseits wird empfohlen, die Reinigungswirkung so oft wie möglich zu überprüfen, und wenn die Wirkung nicht den Standard erreicht, sollte die Reinigungslösung sofort ersetzt werden.

Bei der Verbesserung der Topographie wird normalerweise Mikroätzen angewendet, um die auf der Kupferfolie erzeugte Oxidation im Wesentlichen zu eliminieren, sodass die Bindungskräfte zwischen Kupferfolie und OSP-Lösung verbessert werden können.Die Geschwindigkeit des Mikroätzens beeinflusst direkt die Filmaufbaurate.Um eine glatte und gleichmäßige Schichtdicke zu erhalten, ist es daher entscheidend, die Stabilität der Mikroätzgeschwindigkeit beizubehalten.Im Allgemeinen ist es geeignet, die Mikroätzgeschwindigkeit im Bereich von 1,0 bis 1,5 μm pro Minute zu steuern.

Es ist am besten, die DI-Spülung vor dem Aufbau von Konservierungsmitteln zu verwenden, falls die OSP-Lösung durch andere Ionen verunreinigt wird, was zu einem Anlaufen nach dem Reflow-Löten führt.Ebenso ist es am besten, die DI-Spülung zu verwenden, nachdem sich Konservierungsmittel mit einem PH-Wert zwischen 4,0 und 7,0 aufgebaut haben, falls Konservierungsmittel durch Verschmutzung zerstört würden.

Vorteile von OSP

Heutzutage wird OSP normalerweise aufgrund seiner Vorteile angewendet, die im Folgenden erörtert werden:
• Einfacher Herstellungsprozess und nachbearbeitbar: Mit OSP beschichtete Leiterplatten können von Leiterplattenherstellern leicht nachbearbeitet werden, sodass Leiterplattenbestücker frische Beschichtungen haben können, sobald die Beschichtung beschädigt ist.
• Gute Benetzbarkeit: OSP-beschichtete Platinen zeigen eine bessere Lotbenetzung, wenn Flussmittel auf Vias und Pads trifft.
• Umweltfreundlich: Da im Prozess der OSP-Erzeugung eine Verbindung auf Wasserbasis verwendet wird, schadet sie unserer Umwelt nicht und entspricht nur den Erwartungen der Menschen an eine grüne Welt.Daher ist OSP eine optimale Wahl für elektronische Produkte, die umweltfreundlichen Vorschriften wie zRoHS.
• Kostengünstig: Aufgrund der einfachen chemischen Verbindungen, die bei der Herstellung von OSP verwendet werden, und seines einfachen Herstellungsprozesses hebt sich OSP unter allen Arten von Oberflächenveredelungen in Bezug auf die Kosten hervor.Es kostet weniger, was letztendlich zu niedrigeren Kosten für Leiterplatten führt.
• Geeignet für Reflow-Löten in doppelseitiger SMT-Bestückung: Zusammen mit der ständigen Entwicklung und dem Fortschritt von OSP wurde es von der einseitigen SMT-Bestückung zur doppelseitigen SMT-Bestückung akzeptiert, wodurch seine Anwendungsbereiche dramatisch erweitert wurden.
• Geringer Bedarf an Lötstopptinte
• Lange Lagerzeit

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Lagerbedarf OSP-beschichteter Leiterplatten

Da das durch die OSP-Technologie erzeugte Konservierungsmittel so dünn und leicht zu schneiden ist, muss bei Betrieb und Transport sehr vorsichtig vorgegangen werden.Leiterplatten mit OSP als Oberflächenveredelung werden für eine so lange Zeit hohen Temperaturen und Feuchtigkeit ausgesetzt, dass möglicherweise eine Oxidation auf der Oberfläche von Leiterplatten erzeugt wird, was danach zu einer schlechten Lötbarkeit führt.Daher müssen sich die Aufbewahrungsmethoden an diese Prinzipien halten:
a.Vakuumverpackung sollte mit Trockenmittel und Feuchtigkeitsanzeigekarte verwendet werden.Legen Sie Trennpapier zwischen die Leiterplatten, um zu verhindern, dass die Leiterplattenoberfläche durch Reibung zerstört wird.
b.Diese Leiterplatten dürfen nicht direkt dem Sonnenlicht ausgesetzt werden.Zu den Anforderungen an eine optimale Lagerumgebung gehören: relative Luftfeuchtigkeit (30–70 % relative Luftfeuchtigkeit), Temperatur (15–30 °C) und Lagerzeit (weniger als 12 Monate).

Mögliches OSP-Problem nach dem Löten

Manchmal ändert sich die Farbe von OSP-Platten nach dem Löten, was hauptsächlich mit der Dicke des Konservierungsmittels, der Mikroätzmenge, der Lötzeit und sogar mit ungewöhnlichen Verunreinigungen zu tun hat.Glücklicherweise ist dieses Problem nur äußerlich zu erkennen.Normalerweise gibt es zwei Umstände:

In Fall Nr. 1 kann das Flussmittel beim Löten dazu beitragen, Oxidationen zu beseitigen, sodass die Lötleistung nicht beeinträchtigt wird.Dementsprechend müssen keine Messungen mehr vorgenommen werden.Im Gegensatz dazu tritt Umstand Nr. 2 auf, weil die OSP-Integrität zerstört wurde, so dass das Flussmittel nicht in der Lage ist, Oxidationen zu beseitigen, was die Lötleistung stark verringern wird.

Daher müssen die folgenden Verbesserungen und Maßnahmen ergriffen werden, um das Aussehen und die Leistung der Oberflächenbeschaffenheit von organischen Lötschutzmitteln sicherzustellen:
a.Die Dicke von OSP muss innerhalb eines bestimmten Bereichs kontrolliert werden;
b.Das Ausmaß des Mikroätzens muss innerhalb eines bestimmten Bereichs gesteuert werden;
c.Während der Leiterplattenherstellung müssen Verunreinigungen (Gelrückstände, Tinte usw.) zu 100 % beseitigt werden, falls partielle Anomalien oder schlechte Lötbarkeit auftreten.

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