PCB OSP oppervlaktebehandelingsproces

Wat is OSP oppervlakteafwerking?

Bij het maken van printplaten (PCB's) is de oppervlaktebehandeling een belangrijke stap. Dit bepaalt hoe goed de printplaat verbonden kan worden met draden, hoe lang hij meegaat en hoe betrouwbaar hij is. OSP (dat’s Organic Solderability Preservative) is best cool. Het is een proces waarbij chemicaliën worden gebruikt om een heel dunne organische beschermlaag te vormen op schone koperen oppervlakken. Deze laag is als een kleine beschermer die koper beschermt tegen oxidatie. En als het tijd is om te solderen, is deze laag gemakkelijk te verwijderen dankzij de flux die zijn werk doet bij hoge temperaturen. Dit betekent dat de koperoppervlakken blootliggen, wat zorgt voor uitstekende soldeerresultaten.

Hoe OSP werkt

De belangrijkste componenten van OSP-oplossingen zijn alkylbenzimidazoolverbindingen, zoals benzotriazool (BTA) en imidazool. Deze verbindingen vormen een stabiele complexe beschermlaag door coördinatiebindingen met koperatomen. De nieuwste generatie OSP-oplossingen uit de APA-serie heeft een thermische ontledingstemperatuur tot 354,7 °C en voldoet daarmee volledig aan de eisen voor meerdere reflows bij loodvrij solderen.

Gedetailleerde OSP-processtroom

Stap 1: Schoonmaken

• Alvorens het OSP-proces te starten, moet u het koperen oppervlak van de printplaat reinigen.Hierdoor worden olievlekken, vingerafdrukken of andere verontreinigingen verwijderd.Deze stap is essentieel om een uniforme en sterke hechting van de OSP-laag aan het koperoppervlak te garanderen.

Stap 2: Zuurwassen

• Na het micro-etsen wordt de printplaat gewassen met zuur.Dit verwijdert eventuele resten micro-etsmiddelen of andere onzuiverheden die zich op het koperoppervlak zouden kunnen bevinden.Dit proces zorgt ervoor dat het koperoppervlak schoon is, waardoor de OSP-coating zich gelijkmatig kan vormen.

Stap 3: OSP-coating

• Eenmaal gereinigd en voorbereid, wordt de PCB ondergedompeld in een bad dat de OSP-oplossing bevat.Deze oplossing, meestal samengesteld uit organische verbindingen, vormt een uniforme organische film op het koperoppervlak.Deze film is meestal tussen 0,15 en 0,35 micron dik. Deze dikte helpt voorkomen dat het koperoppervlak oxideert terwijl het wordt opgeslagen of getransporteerd.

Stap 4: Spoelen en drogen

• Nadat de OSP-coating is aangebracht, wordt de printplaat gespoeld om de niet gereageerde OSP-oplossing te verwijderen, gevolgd door een droogproces.Deze stap garandeert de stabiliteit en uniformiteit van de OSP-laag.

Stap 5: nabehandeling

• Na het drogen kan de printplaat extra nabehandelingsstappen ondergaan, zoals inspecties om de dikte en uniformiteit van de OSP-laag te controleren, zodat deze voldoet aan de vastgestelde kwaliteitsnormen.

Stap 6: Solderen

• Tijdens het assemblageproces van printplaten, wanneer componenten gesoldeerd moeten worden, breekt de OSP-laag af door de hitte van het solderen en het vloeimiddel. Hierdoor wordt het koperoppervlak schoon, waardoor het beter hecht aan het soldeer. Dit maakt de soldeerverbindingen betrouwbaar.

Voordelen en beperkingen van OSP-oppervlakteafwerking

Voordelen:

• Kosteneffectiviteit: Bespaart 30-50% in vergelijking met processen zoals ENIG.
• Uitstekende vlakheid: Filmdikte van slechts 0,2–0,5 μm, geschikt voor BGA's met een pitch van minder dan 0,4 mm.
• Milieuvriendelijkheid: Proces op waterbasis met eenvoudige afvalwaterbehandeling, voldoet aan de RoHS- en WEEE-normen.
• Goede soldeerbaarheid: Behoudt uitstekende soldeerprestaties tot 6 maanden onder de juiste opslagomstandigheden.
• ProcescompatibiliteitPerfect compatibel met golfsolderen, reflow solderen, selectief solderen en andere processen.

Beperkingen:

• Beperkte fysieke bescherming: De zachte film kan gemakkelijk krassen tijdens het hanteren.
• Strenge opslagvereisten: Moet worden opgeslagen in een omgeving met constante temperatuur en vochtigheid, aanbevolen vochtigheid <60% RH.
• Moeilijkheid visuele inspectie: Door de transparante film zijn oxidatieproblemen moeilijk met het blote oog vast te stellen.
• Meerdere Reflow-beperkingen: Doorstaat doorgaans slechts 3 tot 5 reflow-soldeerprocessen.

Diepgaande vergelijking van OSP en andere oppervlakteafwerkingen

1. Hete lucht soldeer nivelleren (HASL)

Procesprincipe: PCB wordt ondergedompeld in gesmolten soldeer (lood of loodvrij) en dan wordt het oppervlak geëgaliseerd met een heteluchtmes.

Voordelen:

• Een van de goedkoopste oppervlakteafwerkingsprocessen.
• Bewezen soldeerbetrouwbaarheid op lange termijn.
• Zorgt voor een relatief dikke beschermende soldeerlaag (1–5 μm).
• Geschikt voor componenten met doorlopende gaten en grote SMD-componenten.

Beperkingen:

• Slechte oppervlaktevlakheid, ongeschikt voor onderdelen met een fijne steek.
• Hoge thermische spanning kan vervorming van het substraat veroorzaken.
• Temperatuurschommelingen in de soldeertank beïnvloeden de kwaliteitsstabiliteit.
• Loodvrije processen vereisen hogere bedrijfstemperaturen (260–280 °C).

2. Nikkel ondergedompeld goud (ENIG)

Procesprincipe: Een nikkellaag (3–5 μm) wordt chemisch op het koperoppervlak aangebracht, gevolgd door een dunne goudlaag (0,05–0,1 μm) door middel van verplaatsingsdepositie.

Voordelen:

• Uitstekende vlakheid van het oppervlak, geschikt voor BGA's en QFN's met fijne steek.
• Sterke oxidatiebestendigheid van de goudlaag, met een lange houdbaarheid (12 maanden of meer).
• De nikkellaag vormt een effectieve diffusiebarrière.
• Geschikt voor gouddraadbinding en contactschakeltoepassingen.

Beperkingen:

• Hogere kosten, 40-60% duurder dan OSP.
• Risico op “Black Pad” problemen die de soldeerbetrouwbaarheid beïnvloeden.
• Complexe procesbesturing en hoge onderhoudsvereisten voor chemische oplossingen.
• De nikkellaag kan van invloed zijn op de prestaties van hoogfrequente signaaloverdracht.

3. Dompelzilver

Procesprincipe: Door een verplaatsingsreactie wordt een zilverlaag (0,1–0,3 μm) op het koperoppervlak aangebracht.

Voordelen:

• Uitstekende signaaloverdracht, geschikt voor circuits met hoge snelheid.
• Goede soldeerbaarheid en coplanariteit.
• Relatief eenvoudig proces en gematigde kosten.
• Geschikt voor RF- en microgolftoepassingen.

Beperkingen:

• De zilverlaag is gevoelig voor sulfidatie en verkleuring, waardoor strikte opslagcondities nodig zijn.
• Risico op zilvermigratie, vooral in omgevingen met een hoge vochtigheidsgraad.
• Relatief lage soldeersterkte.
• Vereist speciale verpakkingsmaterialen (zwavelwerende verpakking).

4.Tin onderdompelen

Procesprincipe: Door middel van een verplaatsingsreactie wordt een tinlaag (1–1,5 μm) op het koperoppervlak aangebracht.

Voordelen:

• Compatibel met alle soorten soldeer.
• Goede vlakheid van het oppervlak, geschikt voor onderdelen met een fijne steek.
• Relatief lage kosten.
• Geschikt voor press-fit connectortoepassingen.

Beperkingen:

• Risico op vorming van tinfluor, wat kortsluiting kan veroorzaken.
• Korte houdbaarheid (doorgaans 3-6 maanden).
• Gevoelig voor vingerafdrukken en vervuiling.
• Aanzienlijke prestatievermindering na meerdere reflows.

Belangrijkste kwaliteitscontrolepunten voor OSP-proces

Filmdikte controle

De optimale filmdikte ligt tussen 0,35 en 0,45 μm. Een te dunne film biedt onvoldoende bescherming, terwijl een te dikke film de soldeerprestaties beïnvloedt. Gebruik UV-spectrofotometers of FIB-technologie voor het meten van de dikte.

Microetsen

De micro-etsdiepte moet worden geregeld op 1,0–1,5 μm om een geschikte oppervlakteruwheid en een goede hechting van de film te garanderen.

Chemisch beheer

Test regelmatig de pH-waarde (gehouden op 2,9–3,1), de koperionenconcentratie en het gehalte aan actieve ingrediënten van de OSP-oplossing om de processtabiliteit te waarborgen.

Opslagbeheer

• Temperatuur: 15–25 °C
• Luchtvochtigheid: 30–60% RV
• Verpakking: Vacuümverpakking + droogmiddel
• Houdbaarheid: 6 maanden

Hoe OSP goed selecteren en toepassen?

Toepasselijke scenario's

• Consumentenelektronica (smartphones, tablets)
• Moederborden en grafische kaarten
• Netwerkcommunicatieapparatuur
• Automobielelektronica (nietveiligheidskritieke onderdelen)
• Industriële regelapparatuur

Ontwerpaanbevelingen ~4,3-4,8)

1. Vergroot de opening van de sjabloon met 5% voor componenten kleiner dan 0402.
2. Gebruik stikstofbescherming tijdens de reflow aan de tweede zijde voor dubbelzijdige printplaten.
3. 3.(Plan de productie redelijk om langdurige blootstelling van printplaten te voorkomen).
4. Zorg voor voldoende procesranden om klemschade te voorkomen.

Kiezen voor Topfast PCB’s OSP-diensten

We bieden uitgebreide OSP-oplossingen:

• Gebruik van de nieuwste APA-serie OSP-oplossingen.
• Strenge procescontrolesystemen.
• Complete apparatuur voor kwaliteitsinspectie.
• Professioneel technisch ondersteuningsteam.
• Responsieve klantenservice.

Ontvang nu uw PCB Fabricage en Montage Offerte: Offerte aanvragen

Veelgestelde vragen (FAQ)

V: Kunnen OSP-boards worden nabewerkt?
A: Ja. Met de juiste flux- en temperatuurprofielen kunnen OSP-borden meerdere keren worden nabewerkt, maar het wordt aanbevolen om niet meer dan 3 nabewerkingscycli uit te voeren.

V: Hoe kan ik bepalen of een OSP-kaart defect is?
A: Voer soldeerbaarheidstesten uit of observeer veranderingen in de kleur van de pad. Normale OSP-borden moeten roze lijken, terwijl geoxideerde borden donkerder worden.

V: Kunnen OSP en ENIG samen worden gebruikt?
A: Ja, maar zorgvuldige lay-outplanning is vereist om compatibiliteit te garanderen tussen gebieden met verschillende oppervlakteafwerkingen.

V: Moeten OSP-platen worden gebakken?
A: Over het algemeen niet. Als er vocht is opgenomen, wordt aanbevolen om het product gedurende 1 uur op 100 °C te bakken, maar u kunt het beste contact opnemen met de fabrikant.

OSP is een economisch, milieuvriendelijk en effectief proces voor oppervlakteafwerking. Het is nog steeds erg belangrijk in de moderne elektronicaproductie. Als je het proces goed beheerst en het ontwerp beter maakt, kan OSP betrouwbare oplossingen bieden voor de meeste toepassingen. Het kiezen van de juiste oppervlakteafwerking hangt af van de productvereisten, de kosten en de manier waarop het geproduceerd zal worden.

Topfast PCB heeft veel ervaring met OSP-productie en een compleet kwaliteitsmanagementsysteem.Dit stelt ons in staat om klanten te voorzien van professionele technische ondersteuning en PCB-producten van hoge kwaliteit.Ons engineeringteam staat altijd klaar om advies te geven over oppervlakteafwerkingen en manieren om het proces te verbeteren.

Ontdek meer oplossingen voor PCB-procesoptimalisatie: Contact Experts