Määritelmä ja periaateOSP-prosessi
OSP on orgaaninen juotosmaski, joka tunnetaan myös kuparisuojana. Yksinkertaisesti sanottuna OSP-prosessi on kasvattaa orgaaninen kalvo puhtaalle paljaalle kuparipinnalle kemiallisin menetelmin. Tällä kalvokerroksella on hapettumisenkestävyys, lämpöiskun kestävyys ja kosteudenkestävyys, mikä voi suojata kuparipintaa ruostumiselta normaalioloissa. Periaate perustuu kemialliseen sitoutumiseen. Kun otetaan esimerkkinä yleinen atsoli-OSP, imidatsolirengas orgaanisissa alkyylibentsimidatsoliyhdisteissä voi muodostaa koordinaatiosidoksen kupariatomien 3d10 elektronien kanssa, jolloin muodostuu alkyylibentsimidatsolikuparikomplekseja. Päällystysprosessin aikana pinnoitetaan ensin ensimmäinen kerros, joka adsorboi kuparia. Sitten toinen kerros orgaanisia päällystemolekyylejä yhdistyy kuparin kanssa, ja tätä prosessia toistetaan, kunnes muodostuu kahdenkymmenen tai jopa sadan orgaanisen pinnoitemolekyylin rakenne. Lopuksi kuparipinnalle muodostuu suojakerros, jonka paksuus on yleensä 0,2-0,5 µm. Lisäksi pitkäketjuisten alkyyliryhmien välisen van der Waalsin vetovoiman ja bentseenirenkaiden vuoksi tällä suojakalvolla on hyvä lämmönkestävyys ja korkea hajoamislämpötila. Myöhemmässä korkean lämpötilan hitsausympäristössä tämä suojakalvo voidaan poistaa helposti ja nopeasti juoksutteen avulla, jolloin paljastunut puhdas kuparipinta sitoutuu sulaan juotteeseen hyvin lyhyessä ajassa ja muodostaa kiinteän juotosliitoksen.
Materiaalit OSP-prosessiin
OSP:ssä on kolme päätyyppiä materiaaleja: hartsi, aktiivinen hartsi ja atsoli. Tällä hetkellä laajalti käytettyjä ovat atsoli-OSP:t. Atsoli-OSP:tä on paranneltu noin 5 sukupolvea, joiden nimi on BTA, IA, BIA, SBA ja uusin APA. Atsoliyhdisteet kuuluvat typpeä- sisältäviin orgaanisiin yhdisteisiin, kuten bentsotriatsoli- ja imidatsoliorgaanisiin kiteisiin emäksiin. Ne tarttuvat hyvin paljaisiin kuparipintoihin ja ovat spesifisiä, ne adsorboivat vain kuparia eivätkä eristepinnoitteisiin, kuten juotosmaskiin. Niistä bentsotriatsoli muodostaa molekyylin ohuen kalvon kuparin pinnalle. Kokoamisprosessin aikana, erityisesti uudelleenvirtausjuottamisen aikana, tämä ohut kalvo on altis haihtua tietyssä lämpötilassa; Imidatsolin orgaanisen kiteisen emäksen muodostama suojakalvo kuparin pinnalle on paksumpi kuin bentsotriatsolin ja kestää enemmän lämpösyklejä kokoamisprosessin aikana.
OSP-tekniikan prosessi
Esikäsittely:
Öljynpoisto: Tämä vaihe on tärkeä, jotta voidaan poistaa epäpuhtaudet, kuten oksidit, sormenjäljet ja rasva, jotka voivat jäädä kuparipinnalle edellisen prosessin aikana, jolloin saadaan puhdas kuparipinta. Erityisiä rasvanpoistoaineita käyttämällä epäpuhtaudet, kuten öljytahrat, poistetaan kuparin pinnalta kemiallisten reaktioiden kautta, mikä tarjoaa hyvän pohjan myöhemmille prosesseille.
Mikrokorroosio: Mikrokorroosion päätehtävä on poistaa kuparipinnalta vakavammat oksidit ja muodostaa tasaisen kirkkaan ja karkean kuparipinnan. Tällainen hieman karhea pinta voi helpottaa myöhemmin kasvatetun OSP-kalvon parempaa tarttumista ja hienompaa tasaisuutta. Erilaiset mikroetsausratkaisut voivat aiheuttaa kuparipinnalle erilaista karheutta, mikä puolestaan vaikuttaa kuparipinnan kiiltoon ja väriin kalvon muodostuksen jälkeen, koska karheus voi muuttaa taitekerrointa ja valon kulmaa. Yleensä käytetään mikroetsausliuosta, joka sisältää tiettyjä komponentteja, ja käsittelyaikaa ja lämpötilaa valvotaan tarkkojen mikroetsausvaikutusten saavuttamiseksi.
Happopesu: Happopesun tehtävänä on poistaa kuparipinnalta jäännösaineet perusteellisesti mikrokorroosion jälkeen varmistaen kuparipinnan puhtauden ja luoden edellytykset seuraavan prosessin sujuvalle etenemiselle. Peittausliuos voi neutraloida ja liuottaa mikroetsausprosessin aikana mahdollisesti jääviä epäpuhtauksia, mikä optimoi kuparin pintatilaa entisestään.
Kalvon muodostus: Upota esikäsitelty piirilevy liuokseen, joka sisältää imidatsoliyhdisteitä ja muita lisäaineita. Sopivissa lämpötilan, pitoisuuden ja ajan säätöolosuhteissa atsoliyhdisteet reagoivat kuparipinnan kanssa muodostaen läpinäkyvän, tiheän ja yhtenäisen orgaanisen juotosmaskin kuparipinnalle. Tämä on OSP-prosessin ydinvaihe, joka vaatii tiukat ratkaisun parametrit. Pienetkin muutokset näissä parametreissa voivat vaikuttaa kalvonmuodostuksen laatuun ja paksuuteen.
jälki{0}}käsittely
Vesipesu: Kalvon muodostuksen jälkeen piirilevyt on pestävä vedellä, erityisesti deionisoidulla vedellä, jotta pinnalle jääneet liuokset ja epäpuhtaudet saadaan poistettua. Veden pH-arvo pesun jälkeen tulee olla tiukasti yli 2,1, jotta liian hapan pesuliuos ei pure ja liukene OSP-kalvoa, mikä johtaa riittämättömään paksuuteen.
Kuivuminen: Jotta levyn ja reikien sisällä oleva pinnoite on kuiva, suositellaan yleensä kuumaa ilmaa 60-90 asteessa noin 30 sekunnin ajan. Lämpötila ja aika voivat kuitenkin vaihdella OSP-materiaalin mukaan ja niitä on säädettävä todellisen tilanteen mukaan. Kuivauskäsittelyllä OSP-kalvo kiinnittyy lujasti kuparipintaan, jolloin koko OSP-prosessi on valmis.
OSP-prosessin edut
Huomattava kustannus{0}}tehokkuus: OSP-prosessilla on alhaisemmat kustannukset verrattuna joihinkin pintakäsittelymenetelmiin, joissa käytetään jalometalleja tai monimutkaisia prosesseja, kuten sähkötön nikkelipinnoitus/immersiokulta. Se ei vaadi kalliita laitteita, materiaalikustannukset ovat suhteellisen alhaiset ja prosessi on suhteellisen yksinkertainen, mikä vähentää energiankulutusta ja työvoimakustannuksia tuotantoprosessissa. Se soveltuu hyvin-suuren mittakaavan tuotantoon, ja sillä on ilmeisiä etuja kustannusherkillä aloilla, kuten kulutuselektroniikassa.
Hyvä hitsauskyky: OSP:llä käsitellyllä kuparipinnalla on hyvä hitsattavuus alkuhitsauksen aikana, mikä varmistaa juotosliitosten eheyden ja luotettavuuden. Lyijyttömässä-juotuksessa sen suorituskyky on yhtä erinomainen. Koska juottamisen aikana OSP-kalvo voidaan poistaa nopeasti juoksutuksella, jolloin juote voidaan juottaa suoraan kupariin, ja tuloksena olevalla kuparitina-metalliyhdisteellä on vahva sidoslujuus.
Korkea pinnan tasaisuus: Erittäin ohuen OSP-kalvon ansiosta prosessoitu piirilevy voi säilyttää hyvän tasaisuuden. Tämä on erittäin edullista laitteille, joilla on korkeat asennusvaatimukset, kuten integroidut piirit, joissa on hienojakoinen pakkaus, joilla voidaan tehokkaasti välttää epätasaisten pintojen aiheuttamat hitsausvirheet.
Ympäristöedut: OSP-prosessissa ei käytetä myrkyllisiä tai raskasmetallimateriaaleja ja se täyttää ympäristömääräykset. Nykypäivän yhä ympäristötietoisemmassa maailmassa tämä etu tekee OSP-teknologiasta kilpailukykyisemmän elektroniikkateollisuudessa.
OSP-prosessin rajoitukset
Rajoitettu säilytysaika: OSP-kalvo menettää vähitellen suojaavan vaikutuksensa, kun se altistuu epäsuotuisille ympäristöille pitkään, mikä johtaa kuparin pinnan hapettumiseen ja vaikuttaa hitsaustehoon. Yleensä OSP-käsitellyt painetut piirilevyt on käytettävä 6 kuukauden kuluessa valmistuksesta. Ja varastoinnin aikana OSP:n pinta ei saa joutua kosketuksiin happamien aineiden kanssa, eikä lämpötila saa olla liian korkea, muuten OSP haihtuu.
Huono mekaaninen kestävyys: OSP-kalvokerros on erittäin ohut ja sen mekaaninen lujuus on alhainen, joten se on helppo naarmuuntua tai vaurioitua valmistuksen ja käsittelyn aikana. Kun kalvokerros on vaurioitunut, kuparipinta hapettuu helposti joutuessaan alttiiksi ilmalle, mikä heikentää hitsauksen laatua. Siksi käytön ja kuljetuksen aikana on noudatettava erityistä varovaisuutta, ja vastaaviin suojatoimenpiteisiin on ryhdyttävä.
Testauksen ja ylläpidon vaikeus: OSP-kalvon läpinäkyvyyden ja värittömän luonteen vuoksi on suhteellisen vaikeaa tarkastaa ja erottaa visuaalisesti, onko piirilevy päällystetty OSP:llä. Hitsausprosessin aikana tarvitaan vahvempaa juokstetta suojakalvon poistamiseksi kokonaan, muuten se voi helposti johtaa hitsausvirheisiin. Lisäksi OSP itsessään ei ole -johtava, eikä se sovellu tiettyihin sovellusskenaarioihin, jotka vaativat erityistä sähköistä suorituskykyä. Imidatsoli-OSP:lle muodostunut paksu suojakalvo voi myös vaikuttaa sähköiseen testaukseen.
OSP-prosessin sovellusskenaariot
Kuluttajaelektroniikan alalla OSP-teknologiaa käytetään laajasti lukuisten kulutuselektroniikkatuotteiden, kuten matkapuhelimien, tablettien, kannettavien tietokoneiden, kaukosäätimien, lelujen ja yksinkertaisten laskimien, piirilevyjen valmistuksessa. Nämä tuotteet valmistetaan yleensä massa-tiukkaa kustannusten hallintaa ja kohtuullisia suorituskykyvaatimuksia noudattaen. OSP-teknologian kustannusetu, hyvä hitsausteho ja sileä pinta vastaavat täydellisesti näihin tarpeisiin.
Tuotteet, jotka vaativat paljon tilaa: OSP-tekniikalla on myös ainutlaatuisia etuja joissakin pienissä elektronisissa laitteissa, joissa on erittäin vaativa tila, kuten mikrosensorit, pienet Bluetooth-moduulit, puettavat laitteet jne. Se voi säilyttää painetun piirilevyn pinnan tasaisena, mikä on hyödyllistä saavuttaa korkean -tiheyden piiriasettelu rajoitetussa tilassa.