PCB OSP pintakäsittelyprosessi

Mikä on OSP Surface Finish?

Painettuja piirilevyjä (PCB) valmistettaessa pintakäsittely on tärkeä vaihe. Se ratkaisee, kuinka hyvin levy voidaan liittää johtimilla, kuinka kauan se kestää ja kuinka luotettava se on. OSP (eli orgaaninen juotettavuuden säilöntäaine) on aika siisti. Se’on prosessi, jossa kemikaaleja käytetään muodostamaan todella ohut orgaaninen suojakerros puhtaille kuparipinnoille. Tämä kerros on kuin pieni vartija, joka suojaa kuparia hapettumiselta. Ja kun on juottamisen aika, se on helppo poistaa korkeissa lämpötiloissa taikuuttaan tekevän vuon ansiosta. Tämä tarkoittaa, että kuparipinnat ovat paljaana, mikä mahdollistaa erinomaiset juottotulokset.

Miten OSP toimii

The main components of OSP solutions are alkyl benzimidazole compounds, such as benzotriazole (BTA) and imidazole. These compounds form a stable complex protective layer through coordination bonds with copper atoms. The latest generation of APA-series OSP solutions has a thermal decomposition temperature of up to 354.7°C, fully meeting the requirements for multiple reflows in lead-free soldering.

Yksityiskohtainen OSP-prosessin kulku

Vaihe 1: Puhdistus

• Ennen OSP-prosessin aloittamista piirilevyn kuparipinta on puhdistettava.Tämä poistaa mahdolliset öljytahrat, sormenjäljet tai muut epäpuhtaudet...Tämä vaihe on välttämätön, jotta varmistetaan OSP-kerroksen tasainen ja vahva tarttuminen kuparipintaan.

Vaihe 2: Happopesu

• Mikroetsauksen jälkeen piirilevy pestään hapolla.Näin päästään eroon kaikista jäljelle jääneistä mikroetsausaineista tai muista epäpuhtauksista, joita kuparin pinnalla saattaa olla.Tämä prosessi varmistaa, että kuparin pinta on puhdas, mikä auttaa OSP-pinnoitteen muodostumista tasaisesti.

Vaihe 3: OSP-pinnoitus

• Kun piirilevy on puhdistettu ja valmistettu, se upotetaan OSP-liuosta sisältävään kylpyyn.Tämä liuos, joka tyypillisesti koostuu orgaanisista yhdisteistä, muodostaa kuparin pinnalle yhtenäisen orgaanisen kalvon.Kalvon paksuus on yleensä 0,15-0,35 mikronia. Tämä paksuus auttaa estämään kuparin pinnan hapettumisen sen varastoinnin tai kuljetuksen aikana.

Vaihe 4: Huuhtelu ja kuivaus

• Kun OSP-pinnoite on levitetty, piirilevy huuhdellaan reagoimattoman OSP-liuoksen poistamiseksi, minkä jälkeen se kuivataan.Tällä vaiheella varmistetaan OSP-kerroksen vakaus ja tasaisuus.

Vaihe 5: Jälkihoito

• Kun piirilevy on kuivattu, sille voidaan tehdä muita jälkikäsittelyvaiheita, kuten tarkastuksia, joilla varmistetaan OSP-kerroksen paksuus ja tasaisuus ja varmistetaan, että se täyttää vakiintuneet laatustandardit.

Vaihe 6: Juottaminen

• PCB-kokoonpanoprosessin aikana, kun komponentit on juotettava, OSP-kerros hajoaa juottamisen ja juoksevuuden aiheuttaman lämmön vuoksi. Tämä tekee kuparin pinnasta puhtaan, mikä auttaa sitä tarttumaan juotteeseen. Tämä tekee juotosliitoksista luotettavia.

OSP-pintakäsittelyn edut ja rajoitukset

Edut:

• Kustannustehokkuus: Saves 30–50% compared to processes like ENIG.
• Erinomainen tasaisuus: Film thickness of only 0.2–0.5 μm, suitable for BGAs with pitches below 0.4 mm.
• Ympäristöystävällisyys: Vesipohjainen prosessi, jossa jäteveden käsittely on yksinkertaista, RoHS- ja WEEE-standardien mukainen.
• Hyvä juotettavuus: Säilyttää erinomaisen juottotehon jopa 6 kuukautta asianmukaisissa varastointiolosuhteissa.
• Prosessin yhteensopivuusTäydellisesti yhteensopiva aaltojuottamisen, reflow-juottamisen, valikoivan juottamisen ja muiden prosessien kanssa.

Rajoitukset:

• Rajoitettu fyysinen suojaus: Pehmeä kalvo naarmuuntuu helposti käsittelyn aikana.
• Tiukat varastointivaatimukset: Säilytettävä vakiolämpötilassa ja -ilmankosteudessa, suositeltu kosteus <60 % RH.
• Silmämääräisen tarkastuksen vaikeus: Läpinäkyvän kalvon ansiosta hapettumisongelmia on vaikea havaita paljain silmin.
• Useita reflow-rajoituksia: Typically withstands only 3–5 reflow soldering processes.

OSP:n ja muiden pintakäsittelyjen perusteellinen vertailu

1. Kuumailmajuotoksen tasoitus (HASL)

Prosessin periaate: Piirilevy upotetaan sulaan juotteeseen (lyijy tai lyijytön) ja pinta tasoitetaan kuumailmaveitsellä.

Edut:

• Yksi edullisimmista pintakäsittelymenetelmistä.
• Todistettu juottamisen luotettavuus pitkällä aikavälillä.
• Provides a relatively thick solder protective layer (1–5 μm).
• Soveltuu läpireikäkomponenteille ja suurille SMD-komponenteille.

Rajoitukset:

• Huono pinnan tasaisuus, ei sovellu hienojakoisille komponenteille.
• Korkea lämpöjännitys voi aiheuttaa alustan muodonmuutoksia.
• Juotossäiliön lämpötilavaihtelut vaikuttavat laadun vakauteen.
• Lead-free processes require higher operating temperatures (260–280°C).

2. Sähkösuojaton nikkeli upotuskultaa (ENIG)

Prosessin periaate: A nickel layer (3–5 μm) is deposited chemically on the copper surface, followed by a thin gold layer (0.05–0.1 μm) through displacement deposition.

Edut:

• Erinomainen pinnan tasaisuus, sopii hienojakoisille BGA- ja QFN-levyille.
• Kultakerroksen vahva hapettumiskestävyys ja pitkä säilyvyys (vähintään 12 kuukautta).
• Nikkelikerros muodostaa tehokkaan diffuusioesteen.
• Soveltuu kultalankaliimaus- ja kosketinkytkentäsovelluksiin.

Rajoitukset:

• Higher cost, 40–60% more expensive than OSP.
• “Black Pad” -ongelmien riski, joka vaikuttaa juotosluotettavuuteen.
• Monimutkainen prosessinohjaus ja korkeat huoltovaatimukset kemiallisille ratkaisuille.
• Nikkelikerros voi vaikuttaa korkeataajuisen signaalinsiirron suorituskykyyn.

3. Uppohopea

Prosessin periaate: A silver layer (0.1–0.3 μm) is deposited on the copper surface through a displacement reaction.

Edut:

• Erinomainen signaalinsiirtokyky, soveltuu suurnopeuspiireihin.
• Hyvä juotettavuus ja koplanaarisuus.
• Suhteellisen yksinkertainen prosessi ja kohtuulliset kustannukset.
• Soveltuu RF- ja mikroaaltosovelluksiin.

Rajoitukset:

• Hopeakerros on altis sulfidoitumiselle ja värimuutoksille, mikä edellyttää tiukkoja säilytysolosuhteita.
• Hopean siirtymisen vaara, erityisesti erittäin kosteissa ympäristöissä.
• Suhteellisen alhainen juotoslujuus.
• Vaatii erityisiä pakkausmateriaaleja (rikkivastainen pakkaus).

4.Upotustina

Prosessin periaate: A tin layer (1–1.5 μm) is deposited on the copper surface through a displacement reaction.

Edut:

• Yhteensopiva kaikkien juotostyyppien kanssa.
• Hyvä pinnan tasaisuus, sopii hienojakoisille komponenteille.
• Suhteellisen alhaiset kustannukset.
• Soveltuu puristusliitäntäsovelluksiin.

Rajoitukset:

• Tinalevyjen kasvun vaara, joka voi aiheuttaa oikosulkuja.
• Short shelf life (typically 3–6 months).
• Herkkä sormenjäljille ja likaantumiselle.
• Merkittävä suorituskyvyn heikkeneminen useiden uudelleenvirtausten jälkeen.

OSP-prosessin tärkeimmät laadunvalvontakohdat

Kalvon paksuuden säätö

The optimal film thickness range is 0.35–0.45 μm. Too thin provides insufficient protection, while too thick affects soldering performance. Use UV spectrophotometers or FIB technology for thickness detection.

Mikroetsauksen valvonta

Microetching depth should be controlled at 1.0–1.5 μm to ensure appropriate surface roughness and good film adhesion.

Kemikaalien hallinta

Regularly test the pH value (maintained at 2.9–3.1), copper ion concentration, and active ingredient content of the OSP solution to ensure process stability.

Säilytyksen hallinta

• Temperature: 15–25°C
• Humidity: 30–60% RH
• Pakkaus: kuivausaine: tyhjiöpakkaus + kuivausaine
• Säilyvyys: 6 kuukautta

Miten valita ja soveltaa OSP:tä oikein?

Sovellettavat skenaariot

• Viihde-elektroniikka (älypuhelimet, tabletit)
• Tietokoneen emolevyt ja näytönohjaimet
• Verkkoviestintälaitteet
• Autoelektroniikka (muut kuin turvallisuuskriittiset komponentit)
• Teollisuuden ohjauslaitteet

Suunnittelusuositukset

1. Jos komponentit ovat pienempiä kuin 0402, lisää sabluunan aukkoa 5 %.
2. Käytä typpisuojausta toisen puolen uudelleenjuoksutuksen aikana kaksipuolisissa levyissä.
3. 3. (Aikatauluta tuotanto kohtuullisesti, jotta vältetään levyjen pitkäaikainen altistuminen).
4. Varmista riittävät prosessireunat, jotta vältetään kiinnitysvauriot.

Valitsemalla Topfast PCB’ s OSP-palvelut

Tarjoamme kattavia OSP-ratkaisuja:

• Uusimpien APA-sarjan OSP-ratkaisujen käyttö.
• Tiukat prosessinvalvontajärjestelmät.
• Täydelliset laadunvalvontalaitteet.
• Ammattitaitoinen tekninen tukitiimi.
• Reagoiva asiakaspalvelu.

Hanki PCB-valmistuksen ja kokoonpanon tarjous nyt: Pyydä tarjous

Usein kysytyt kysymykset (FAQ)

K: Voiko OSP-levyjä muokata?
V: Kyllä. OSP-levyjä voidaan muokata useaan kertaan sopivilla flux- ja lämpötilaprofiileilla, mutta suositellaan, ettei uudelleenkäsittelyjaksoja tulisi olla yli 3.

K: Miten määritetään, onko OSP-levy vikaantunut?
V: Suorita juotettavuustestit tai tarkkaile muutoksia tyynyn värissä. Normaalien OSP-levyjen pitäisi näkyä vaaleanpunaisina, kun taas hapettuneet levyt tummuvat.

K: Voiko OSP:tä ja ENIG:tä käyttää yhdessä?
V: Kyllä, mutta tarvitaan huolellista layout-suunnittelua, jotta voidaan varmistaa eri pintakäsittelyn omaavien alueiden yhteensopivuus.

K: Vaaditaanko OSP-levyjen paistaminen?
A: Generally not. If moisture is absorbed, baking at 100°C for 1 hour is recommended, but it is best to consult the manufacturer.

OSP on taloudellinen, ympäristöystävällinen ja tehokas pintakäsittelymenetelmä. Se on edelleen erittäin tärkeä nykyaikaisessa elektroniikan valmistuksessa. Jos prosessia hallitaan oikein ja suunnittelua parannetaan, OSP voi tarjota luotettavia ratkaisuja useimpiin sovelluksiin. Oikean pintakäsittelyn valinta riippuu tuotteen vaatimuksista, kustannuksista ja siitä, miten se valmistetaan.

Topfast PCB:llä on paljon kokemusta OSP-tuotannosta ja täydellinen laadunhallintajärjestelmä.Näin voimme tarjota asiakkaillemme ammattitaitoista teknistä tukea ja korkealaatuisia PCB-tuotteita.Insinööritiimimme on aina valmis antamaan neuvoja pintakäsittelystä ja tavoista parantaa prosessia.

Tutustu lisää PCB-prosessin optimointiratkaisuihin: Ota yhteyttä asiantuntijoihin