La conexión eléctrica en una PCB depende de la conductividad del cobre. Sin embargo, como sustancia química activa, el cobre tiende a oxidarse cuando se expone a la humedad atmosférica, lo que posteriormente provoca problemas que posiblemente se presenten durante la soldadura a alta temperatura, lo cual amenaza seriamente la fijación sólida de los componentes en las PCBs y reduce la fiabilidad de los productos finales. Por lo tanto,Acabado de superficieasume dos responsabilidades clave en lo que respecta al rendimiento de las PCB: proteger el cobre de la oxidación y proporcionar una superficie con alta soldabilidad cuando los componentes estén listos para ser ensamblados en las PCB.
Los acabados de la placa pueden clasificarse en diferentes categorías según las distintas tecnologías y sustancias químicas implicadas: HASL (nivelación por aire caliente), estañado/plateado por inmersión, OSP,ENIG y ENEPIG, etc. Entre todos los acabados, el OSP se está volviendo cada vez más frecuente debido a su bajo costo y a sus características ecológicas, lo que hace aún más necesario que lo comprendamos mejor. Eso es lo que este artículo pretende explicarte.
Breve Introducción de OSP
OSP es la abreviatura de “preservativos de soldabilidad orgánicos” y también se denomina antideslustre. Se refiere a una capa de acabado orgánico generada sobre el cobre limpio y desnudo mediante adsorción. Por un lado, este acabado orgánico es capaz de evitar que el cobre se oxide o sufra choques térmicos o humedad. Por otro lado, debe poder eliminarse fácilmente mediante el flux en el proceso posterior de soldadura, de modo que el cobre limpio expuesto pueda unirse con la soldadura fundida y así se generen uniones de soldadura en un tiempo extremadamente corto.
El compuesto químico aplicado a base de agua pertenece a la familia de los azoles, como los benzotriazoles, imidazoles y benzimidazoles, todos los cuales se adsorben sobre la superficie del cobre con una coordinación formada entre ellos y los átomos de cobre, lo que conduce a la formación de una película. En cuanto al espesor de la película, la formada mediante benzotriazoles es delgada, mientras que la formada mediante imidazoles es relativamente gruesa. La diferencia en el espesor producirá un impacto distinto en el efecto del acabado de la placa, lo cual se analizará en la parte posterior de este artículo.
Proceso de fabricación de OSP
En realidad, OSP tiene una historia de una década que es más larga que la deTecnología de Montaje Superficial (SMT). Aquí está el proceso de fabricación de OSP.
Nota: DI se refiere a desionización.
La función de la “Limpieza” es eliminar los contaminantes orgánicos como aceite, huellas dactilares, película de oxidación, etc., para mantener la superficie de la lámina de cobre limpia y brillante, lo cual es el requisito fundamental. Este paso desempeña un papel muy crucial en la calidad de la formación del preservante. Una mala limpieza tenderá a causar un espesor desigual del recubrimiento de preservante. Para garantizar la alta calidad de la película OSP terminada, por un lado, la concentración de la solución de limpieza debe controlarse dentro de un rango estándar mediante análisis de laboratorio químico. Por otro lado, se recomienda comprobar el efecto de la limpieza con la mayor frecuencia posible y, en cuanto el efecto no alcance el estándar, la solución de limpieza debe ser reemplazada de inmediato.
En el proceso de mejora de la topografía, normalmente se aplica micrograbado para eliminar sustancialmente la oxidación generada en la lámina de cobre, de modo que se puedan mejorar las fuerzas de adhesión entre la lámina de cobre y la solución OSP. La velocidad de micrograbado influye directamente en la velocidad de formación de la película. Por lo tanto, para obtener un espesor de película liso y uniforme, es fundamental mantener la estabilidad de la velocidad de micrograbado. En términos generales, es adecuado controlar la velocidad de micrograbado en el rango de 1,0 a 1,5 μm por minuto.
Es preferible utilizar el enjuague con agua desionizada antes de que se acumulen los conservantes, en caso de que la solución OSP se contamine con otros iones, lo que provoca deslustre después de la soldadura por refusión. De manera similar, es preferible utilizar el enjuague con agua desionizada después de que se acumulen los conservantes, con un valor de pH entre 4,0 y 7,0, para evitar que los conservantes se destruyan como resultado de la contaminación.
Ventajas de OSP
Hoy en día, el OSP se ha aplicado habitualmente debido a sus ventajas, que se analizan a continuación:
• Proceso de fabricación sencillo y reprocesableLas placas de circuito recubiertas con OSP pueden ser reprocesadas fácilmente por los fabricantes de PCB, de modo que los ensambladores de PCB puedan disponer de recubrimientos nuevos cuando se detecte que el recubrimiento está dañado.
• Buena humectabilidadLas placas recubiertas con OSP presentan un mejor rendimiento en términos de humectación de la soldadura cuando el flux entra en contacto con los orificios metalizados y las almohadillas.
• Respetuoso con el medio ambienteDado que en el proceso de generación de OSP se aplica un compuesto a base de agua, no causa ningún daño a nuestro entorno, cumpliendo así con las expectativas de las personas de un mundo ecológico. Como resultado, OSP es una selección óptima para productos electrónicos que se ajustan a normativas ecológicas comoRoHS.
• Bajo costoDebido a los compuestos químicos simples utilizados en la creación del OSP y a su sencillo proceso de fabricación, el OSP destaca en términos de costo entre todos los tipos de acabados de superficie. Su costo es menor, lo que finalmente conduce a un menor costo de las placas de circuito.
• Adecuado para soldadura por refusión en montaje SMT de doble caraCon el constante desarrollo y progreso de OSP, se ha adoptado desde el ensamblaje SMT de una sola cara hasta el ensamblaje SMT de doble cara, ampliando drásticamente sus campos de aplicación.
• Bajo requisito para la tinta de máscara de soldadura
• Largo tiempo de almacenamiento
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Requisito de almacenamiento de PCB recubiertos con OSP
Dado que el recubrimiento protector generado por la tecnología OSP es tan delgado y fácil de cortar, se debe tener mucho cuidado durante el proceso de operación y transporte. Las PCB con OSP como acabado superficial están expuestas a altas temperaturas y humedad durante tanto tiempo que es posible que se genere oxidación en la superficie de las PCB, lo que posteriormente conduce a una baja soldabilidad. Por lo tanto, los métodos de almacenamiento deben ceñirse a estos principios:
a.El paquete al vacío debe utilizarse con desecante y tarjeta indicadora de humedad. Coloque papel de liberación entre las PCB para evitar que la fricción dañe la superficie de la PCB.
b.Estas PCB no pueden estar expuestas directamente a la luz solar. Los requisitos del entorno de almacenamiento óptimo incluyen: humedad relativa (30-70 % HR), temperatura (15-30 °C) y tiempo de almacenamiento (menos de 12 meses).
Posible problema del OSP después de la soldadura
A veces, el color de las placas OSP cambia después de la soldadura, lo cual está principalmente relacionado con el grosor de los preservativos, la cantidad de micrograbado, las veces de soldadura e incluso contaminantes anómalos. Afortunadamente, este problema puede observarse solo a partir de la apariencia. Por lo general, hay dos circunstancias:
Para la Circunstancia n.º 1, en el proceso de soldadura, el flux es capaz de ayudar a eliminar las oxidaciones de modo que el rendimiento de la soldadura no se vea afectado. En consecuencia, no es necesario tomar más medidas. Por el contrario, la Circunstancia n.º 2 se produce porque la integridad del OSP ha sido destruida, por lo que el flux no es capaz de eliminar las oxidaciones, lo que reducirá en gran medida el rendimiento de la soldadura.
Por lo tanto, deben adoptarse las siguientes mejoras y medidas para garantizar la apariencia y el rendimiento del acabado de superficie con conservantes de soldabilidad orgánica:
a.El espesor del OSP debe controlarse dentro de un cierto rango;
b.La cantidad de micrograbado debe controlarse dentro de un cierto rango;
c.Durante la fabricación de PCB, los contaminantes (residuos de gel, tinta, etc.) deben eliminarse al 100% para evitar anomalías parciales o una soldabilidad deficiente.
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