Definitie en principe vanOSP-proces
OSP is een organisch soldeermasker, ook wel koperbeschermer genoemd. Simpel gezegd is het OSP-proces het laten groeien van een organische film op een schoon, kaal koperoppervlak door middel van chemische methoden. Deze filmlaag heeft oxidatieweerstand, hitteschokbestendigheid en vochtbestendigheid, waardoor het koperoppervlak onder normale omstandigheden tegen verder roesten kan worden beschermd. Het principe is gebaseerd op chemische binding. Als we het gewone azool-OSP als voorbeeld nemen, kan de imidazoolring in organische alkylbenzimidazoolverbindingen een coördinatiebinding vormen met de 3d10-elektronen van koperatomen, waardoor alkylbenzimidazool-kopercomplexen worden gevormd. Tijdens het coatingproces wordt eerst de eerste laag gecoat, waardoor koper wordt geadsorbeerd. Vervolgens wordt de tweede laag organische coatingmoleculen gecombineerd met koper, en dit proces wordt herhaald totdat een structuur van twintig of zelfs honderden organische coatingmoleculen wordt gevormd. Ten slotte wordt op het koperoppervlak een beschermende laag gevormd met een dikte die doorgaans tussen 0,2-0,5 µm ligt. Bovendien heeft deze beschermende film, vanwege de van der Waals-aantrekkingskracht tussen alkylgroepen met lange-ketens en de aanwezigheid van benzeenringen, een goede hittebestendigheid en een hoge ontledingstemperatuur. In de daaropvolgende lasomgeving met hoge temperaturen kan deze beschermende film gemakkelijk en snel worden verwijderd door het vloeimiddel, waardoor het blootgestelde, schone koperoppervlak zich in zeer korte tijd met het gesmolten soldeer kan hechten, waardoor een stevige soldeerverbinding ontstaat.
Materialen voor OSP-proces
OSP heeft drie hoofdtypen materialen: colofonium, actieve hars en azool. De momenteel veelgebruikte zijn azool-OSP's. De azool-OSP heeft ongeveer 5 generaties verbeteringen ondergaan, genaamd BTA, IA, BIA, SBA en de nieuwste APA. Azoolverbindingen behoren tot stikstof-bevattende organische verbindingen, zoals organische kristallijne basen van benzotriazool en imidazool. Ze kunnen goed hechten aan blanke koperoppervlakken en hebben een specificiteit: ze adsorberen alleen koper en adsorberen niet op isolatiecoatings zoals soldeermaskers. Onder hen zal benzotriazool een moleculaire dunne film op het koperoppervlak vormen. Tijdens het assemblageproces, vooral tijdens reflow-solderen, heeft deze dunne film de neiging om bij een bepaalde temperatuur te verdampen; De beschermende film gevormd door de organische kristallijne basis van imidazool op het koperoppervlak is dikker dan die van benzotriazool en is bestand tegen meer thermische cycli tijdens het assemblageproces.
Het proces van OSP-technologie
Voorverwerking:
Olieverwijdering: Deze stap is cruciaal om verontreinigende stoffen zoals oxiden, vingerafdrukken en vet te verwijderen die tijdens het vorige proces op het koperoppervlak kunnen achterblijven, waardoor een schoon koperoppervlak wordt verkregen. Door gebruik te maken van gespecialiseerde ontvetters worden door chemische reacties onzuiverheden zoals olievlekken van het koperoppervlak verwijderd, waardoor een goede basis ontstaat voor daaropvolgende processen.
Microcorrosie: De belangrijkste functie van microcorrosie is het verwijderen van de ernstigere oxiden op het koperoppervlak en het vormen van een gelijkmatig helder en ruw koperoppervlak. Een dergelijk enigszins ruw oppervlak kan een betere hechting en een fijnere uniformiteit van de vervolgens gegroeide OSP-film mogelijk maken. Verschillende micro-etsoplossingen kunnen verschillende ruwheden op het koperoppervlak veroorzaken, wat op zijn beurt de glans en kleur van het koperoppervlak na filmvorming beïnvloedt, omdat ruwheid de brekingsindex en de lichthoek kan veranderen. Meestal wordt een micro-etsoplossing gebruikt die specifieke componenten bevat, en worden de verwerkingstijd en temperatuur gecontroleerd om nauwkeurige micro-etseffecten te bereiken.
Zuur wassen: De functie van zuur wassen is om achtergebleven stoffen op het koperoppervlak na microcorrosie grondig te verwijderen, ervoor te zorgen dat het koperoppervlak schoon is en omstandigheden te creëren voor een soepel verloop van het volgende proces. De beitsoplossing kan onzuiverheden neutraliseren en oplossen die tijdens het micro-etsproces achterblijven, waardoor de oppervlaktetoestand van koper verder wordt geoptimaliseerd.
Filmvorming: Dompel de voorbehandelde printplaat onder in een oplossing die imidazoolverbindingen en andere additieven bevat. Onder de juiste temperatuur-, concentratie- en tijdcontroleomstandigheden reageren azoolverbindingen met het koperoppervlak om een transparant, dicht en uniform organisch soldeermasker op het koperoppervlak te vormen. Dit is de kernstap van het OSP-proces, waarvoor strikte parameters van de oplossing vereist zijn. Zelfs kleine veranderingen in deze parameters kunnen de kwaliteit en dikte van de filmvorming beïnvloeden.
na-verwerking
Wassen met water: Na filmvorming moeten printplaten worden gewassen met water, vooral gedeïoniseerd water, om resterende oplossingen en onzuiverheden op het oppervlak te verwijderen. De pH-waarde van het water na het wassen moet strikt worden gecontroleerd boven 2,1 om te voorkomen dat de te zure wasoplossing de OSP-film bijt en oplost, wat resulteert in onvoldoende dikte.
Drogen: Om ervoor te zorgen dat de coatinglaag op de plaat en in de gaten droog is, wordt over het algemeen aanbevolen om hete lucht van 60-90 graden C gedurende ongeveer 30 seconden te gebruiken. De temperatuur en tijd kunnen echter variëren afhankelijk van het OSP-materiaal en moeten worden aangepast aan de werkelijke situatie. Door een droogbehandeling wordt de OSP-film stevig aan het koperoppervlak bevestigd, waardoor het hele OSP-proces wordt voltooid.
Voordelen van het OSP-proces
Aanzienlijke kosteneffectiviteit-: Vergeleken met sommige oppervlaktebehandelingsmethoden waarbij gebruik wordt gemaakt van edele metalen of complexe processen, zoals stroomloos vernikkelen/onderdompelingsgoud, heeft het OSP-proces lagere kosten. Er is geen dure apparatuur voor nodig, de materiaalkosten zijn relatief laag en het proces is relatief eenvoudig, waardoor het energieverbruik en de arbeidskosten in het productieproces worden verlaagd. Het is zeer geschikt voor productie op grote- schaal en heeft duidelijke voordelen op kostengevoelige terreinen zoals consumentenelektronica.
Goede lasprestaties: het met OSP behandelde koperoppervlak heeft een goede lasbaarheid tijdens het initiële lassen, waardoor de integriteit en betrouwbaarheid van de soldeerverbindingen wordt gegarandeerd. Bij lood-vrij solderen zijn de prestaties even uitstekend. Omdat tijdens het solderen de OSP-film snel door het vloeimiddel kan worden verwijderd, waardoor het soldeer direct aan koper kan worden gesoldeerd, en de resulterende intermetallische koper-tin-verbinding een sterke hechtsterkte heeft.
Hoge oppervlaktevlakheid: dankzij de extreem dunne OSP-film kan de verwerkte printplaat een goede vlakheid behouden. Dit is zeer voordelig voor apparaten met hoge montage-eisen, zoals geïntegreerde schakelingen met een fijne steekverpakking, die lasfouten veroorzaakt door oneffen oppervlakken effectief kunnen voorkomen.
Milieuvoordelen: OSP-proces maakt geen gebruik van giftige of zware metalen materialen en voldoet aan de milieuvoorschriften. In de steeds milieubewustere wereld van vandaag maakt dit voordeel de OSP-technologie competitiever in de elektronische productie-industrie.
Beperkingen van het OSP-proces
Beperkte houdbaarheid: OSP-film verliest geleidelijk zijn beschermende werking wanneer deze langdurig wordt blootgesteld aan ongunstige omgevingen, wat leidt tot oxidatie van het koperoppervlak en de lasprestaties beïnvloedt. Over het algemeen moeten OSP-verwerkte printplaten binnen 6 maanden na productie worden gebruikt. En tijdens het opslagproces mag het OSP-oppervlak niet in contact komen met zure stoffen en mag de temperatuur niet te hoog zijn, anders verdampt OSP.
Slechte mechanische duurzaamheid: De OSP-filmlaag is erg dun en heeft een lage mechanische sterkte, waardoor deze gemakkelijk kan worden bekrast of beschadigd tijdens productie en hantering. Zodra de filmlaag beschadigd is, wordt het koperoppervlak gemakkelijk geoxideerd bij blootstelling aan lucht, waardoor de laskwaliteit afneemt. Daarom is extra voorzichtigheid vereist tijdens het gebruik en transport, en moeten overeenkomstige beschermende maatregelen worden genomen.
Moeilijkheden bij testen en onderhoud: Vanwege de transparante en kleurloze aard van OSP-film is het relatief moeilijk om te inspecteren en visueel te onderscheiden of de printplaat is gecoat met OSP. Tijdens het lasproces is een sterkere flux nodig om de beschermfilm volledig te verwijderen, anders kan dit gemakkelijk tot lasfouten leiden. Bovendien is OSP zelf niet-geleidend en niet geschikt voor bepaalde toepassingsscenario's die speciale elektrische prestaties vereisen. Voor imidazol OSP kan de gevormde dikke beschermende film ook de elektrische tests beïnvloeden.
Toepassingsscenario's van het OSP-proces
Op het gebied van consumentenelektronica wordt OSP-technologie veel gebruikt bij de productie van printplaten van talrijke consumentenelektronicaproducten, zoals mobiele telefoons, tablets, laptops, afstandsbedieningen, speelgoed en eenvoudige rekenmachines. Deze producten worden doorgaans in massa-geproduceerd met strikte kostenbeheersing en gematigde prestatie-eisen. Het kostenvoordeel van de OSP-technologie, de goede lasprestaties en het gladde oppervlak voldoen perfect aan deze behoeften.
Producten met hoge ruimtevereisten: OSP-technologie heeft ook unieke voordelen in sommige kleine elektronische apparaten met extreem veeleisende ruimtevereisten, zoals microsensoren, kleine Bluetooth-modules, draagbare apparaten, enz. Het kan de vlakheid van het printplaatoppervlak behouden, wat gunstig is voor het bereiken van een circuitindeling met hoge- dichtheid in een beperkte ruimte.