OSP Finish สำหรับ PCB: ข้อดี, ข้อจำกัด, และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด

รูปภาพที่สร้างขึ้นโดยลูกค้า

สารอนุรักษ์การผสมผสานอินทรีย์ (OSP) กลายเป็นสัญลักษณ์หลักในการผลิต PCB ที่มีคุณค่าสําหรับความเรียบง่าย, ประหยัดและความเข้ากันได้กับองค์ประกอบที่มีความละเอียดในฐานะการเสร็จผิวที่ป้องกันพัดทองแดงจากการออกซิเดชั่นในขณะที่รักษาความสามารถในการผสม, OSP ให้ข้อดีพิเศษสําหรับอิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภคปริมาณสูง, การสร้างต้นแบบ, และการใช้งานที่ความเรียบและลักษณะละเอียดมันมีข้อจํากัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงหรือฉากการเก็บรักษาที่ยาวนานคู่มือนี้แยกออกว่า OSP คืออะไร เวลาที่จะใช้มัน และวิธีการให้ผลงานของมันสูงสุดในโครงการ PCB ของคุณ

ประเด็นสําคัญ
1.OSP ให้ชั้นป้องกันแบนบาง (0.1 ∼0.3μm) ทําให้มันเหมาะสมสําหรับ BGA ความยาว 0.4 มมและองค์ประกอบความยาวละเอียด ลดการเชื่อมต่อของผสมด้วย 60% เมื่อเทียบกับ HASL
2ค่าใช้จ่ายต่ํากว่า ENIG หรือทองเหลืองดําน้ําถึง 10-30% โดยมีเวลาในการแปรรูปที่เร็วขึ้น (1-2 นาทีต่อบอร์ดเมื่อเทียบกับ 5-10 นาทีสําหรับการทําปลายทางทางไฟฟ้า)
3ข้อจํากัดหลักของ.OSP?? ประกอบด้วยอายุการใช้งานที่สั้น (3-6 เดือน) และความต้านทานต่อการกัดสนิมที่ต่ํา ทําให้มันไม่เหมาะสําหรับสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรืออุตสาหกรรม
4.การจัดการที่เหมาะสม รวมถึงการเก็บรักษาที่ปิดปิดด้วยสารแห้งและหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับมือเปล่า

OSP Finish คืออะไร?
สารอนุรักษ์การผสมผสานทางอินทรีย์ (OSP) คือเคลือบเคมีที่นําไปใช้กับแผ่น PCB ทองแดงเพื่อป้องกันการออกซิเดชั่น, รับประกันว่าพวกเขายังคงผสมผสานระหว่างการประกอบ.สแตนทับ), OSP สร้างชั้นอินทรีย์บางโปร่ง โดยทั่วไปคือเบนโซทริอาโซล (BTA) หรือสารกําเนิดของมัน ซึ่งเชื่อมต่อกับทองแดงผ่านการดึงดูดเคมี

วิธีการทํางานของ OSP
1การทําความสะอาด: พื้นผิว PCB ถูกทําความสะอาดเพื่อกําจัดน้ํามัน, โอกไซด์ และสารปนเปื้อน, รับประกันการติดตามที่เหมาะสม
2.OSP การใช้งาน: PCB ถูกท่วมในสารละลาย OSP (20 ̊C) เป็นเวลา 1 ̊3 นาที, สร้างชั้นป้องกัน
3การล้างและแห้ง: การล้างละลายที่เกิน และการแห้งกระดานเพื่อป้องกันจุดน้ํา
ผลลัพธ์คือชั้นที่มองไม่เห็นได้จริง (0.1 หนา 0.3μm) ที่:
a. ป้องกันออกซิเจนและความชื้นจากการเข้าถึงทองแดง
b.ละลายโดยสิ้นเชิงระหว่างการผสม เหลือพื้นผิวทองแดงที่สะอาดสําหรับข้อผสมผสมที่แข็งแรง
c. ไม่เพิ่มความหนาที่สําคัญ เพื่ออนุรักษ์ความเรียบของแผ่น PCB

ประโยชน์ของการทํา OSP Finish
คุณสมบัติพิเศษของ OSP® ทําให้มันเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสําหรับการใช้งาน PCB ที่เฉพาะเจาะจง

1. เหมาะสําหรับส่วนประกอบที่มีความละเอียด
OSP ผิวเรียบและบางไม่มีคู่แข่งสําหรับองค์ประกอบที่มีระยะห่างที่แคบ
a.0.4mm pitch BGA: ความราบของ OSP ป้องกันการเชื่อมต่อของ solder ระหว่างลูกบอลที่อยู่ห่างกันอย่างใกล้ชิด, เป็นปัญหาทั่วไปกับพื้นผิวที่ไม่ราบรื่นของ HASL.
b.01005 passive: การเคลือบบางป้องกันการ "เงา" (การปกปิด solder ไม่ครบถ้วน) บนแผ่นเล็ก ๆ น้อย ๆ, รับประกันการเชื่อมต่อที่น่าเชื่อถือ
การศึกษาของ IPC พบว่า OSP ลดความบกพร่องในการผสมผสานความละเอียด 60% เมื่อเทียบกับ HASL โดยอัตราการสะพานลดลงจาก 8% เป็น 3% ในชุด QFP ความละเอียด 0.5 มม.

2การประมวลผลที่ประหยัดและรวดเร็ว
a. ค่าใช้จ่ายในวัสดุที่ต่ํากว่า: สารเคมี OSP ราคาถูกกว่าทองคํา, ทองเหลือง, หรือนิเคิล, ลดค่าใช้จ่ายต่อแผ่นโดย 10 ٪ 30% เมื่อเทียบกับ ENIG.
b.การผลิตที่รวดเร็วขึ้น: เส้นทาง OSP จัดการแผ่นในชั่วโมงละ 3 5x กว่าสายหมึกท่วมหรือ ENIG ลดเวลานําไปถึง 20 30%.
c. ไม่มีการจัดการกับขยะ: ไม่เหมือนกับการทําปลายโลหะ, OSP ไม่สร้างขยะโลหะหนักอันตราย, ลดต้นทุนการกําจัด.

3ความสามารถในการผสมผสานได้ดีเยี่ยม (เมื่อสด)
OSP รักษาความสามารถในการผสมทองแดงตามธรรมชาติ โดยสร้างพันธะระหว่างโลหะที่แข็งแรงกับผสมทองแดง:
a. ความเร็วในการชื้น: เครื่องเชื่อมชื้นแผ่นที่ได้รับการรักษาด้วย OSP ในเวลา < 1 วินาที (มาตรฐาน IPC-TM-650) เร็วกว่า ENIG ที่มีอายุ (1.5 ∼ 2 วินาที)
b.ความเหมาะสมในการปรับปรุง: OSP สามารถรอดชีวิตได้ 1 หมุนเวียนการปรับปรุง 2 หมุนเวียนโดยไม่เสียสภาพ เหมาะสําหรับการสร้างต้นแบบหรือปรับปรุงขนาดเล็ก

4ความเหมาะสมกับสัญญาณความเร็วสูง
ชั้น OSP ที่อ่อนและไม่นําไฟ ทําให้การสูญเสียสัญญาณใน PCB ความถี่สูงน้อยลง:
a. การควบคุมอัมพาต: ไม่เหมือนกับการผสมผสานโลหะ (ที่สามารถเปลี่ยนแปลงอัมพาตตามรอย) OSP มีผลกระทบน้อยต่อการออกแบบอัมพาตที่ควบคุม 50Ω หรือ 75Ω
b.ประสิทธิภาพความถี่สูง: เหมาะสําหรับ PCB 5G (2860GHz) ซึ่งการทําปลายโลหะหนาทําให้สัญญาณสะท้อน

ข้อจํากัดของ OSP Finish
ข้อดีของ OSP มีข้อเสี่ยงที่ทําให้มันไม่เหมาะสําหรับการใช้งานบางอย่าง:

1อายุการใช้งานสั้น
OSP ผิวปกป้องจะลดลงตามเวลา โดยเฉพาะในสภาพความชื้น
a. การเก็บรักษาที่ควบคุมได้ (30% RH): 6-9 เดือนของ soldability.
b. การเก็บรักษาในสภาพแวดล้อม (50% RH): 3~6 เดือน โดยการออกซิเดชั่นจะเร่งขึ้นหลังจาก 3 เดือน
c. ความชื้นสูง (80% RH): < 1 เดือน ก่อนเกิดการออกซิเดนทองแดงที่เห็นได้ชัด (การบดสี)
นี่ทําให้ OSP มีความเสี่ยงสําหรับโครงการที่มีเวลานํายาวระหว่างการผลิต PCB และการประกอบ

2ความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ต่ํา
OSP ให้ความคุ้มกันอย่างน้อยต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
a. การทดสอบสเปรย์เกลือ (ASTM B117): พลาดหลังจาก 24 48 ชั่วโมง เมื่อเทียบกับ 500+ ชั่วโมงสําหรับ ENIG
b. การเผชิญหน้ากับสารเคมี: จะละลายเมื่อสัมผัสกับน้ํามัน, น้ํามันไหล หรือสารทําความสะอาด ทําให้ทองแดงไม่คุ้มกัน
ดังนั้น OSP จึงไม่เหมาะสําหรับ PCB ในกลางแจ้ง, ทะเล, หรืออุตสาหกรรมที่เผชิญกับความชื้นหรือสารเคมี

3ความรู้สึกต่อการใช้
แม้กระทั่งการบาดเจ็บเล็ก ๆ น้อย ๆ ในชั้น OSP จะทําให้ทองแดงถูกออกซิเดชั่น:
a.Fingerprints: น้ํามันจากมือเปล่าทําลาย OSP สร้างออกซิเดนที่ตั้ง
b. การบด: การขัดแย้งจากการจัดการหรือการสต็อปสามารถสกัด OSP ไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งบนเครื่องเชื่อมขอบ
c. การปนเปื้อน: เหลือของลื่นหรือฝุ่นสามารถยับยั้ง solder จากการปนเปื้อน OSP ที่ได้รับการรักษา

4วงจรการทํางานใหม่ที่จํากัด
ขณะที่ OSP รอดชีวิตได้ 1 ละ 2 การไหลกลับ, การทําความร้อนซ้ํา ๆ ทําให้ชั้นแตก:
a.3+ หมุนเวียนการไหลกลับ: 40% ของพัดแสดงความสามารถในการผสมผสานที่ลดลง, ด้วยความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของการผสมเย็น
b. การเชื่อมคลื่น: การสัมผัสนานกับเชื่อมเหลืองหลอม (23 วินาที) สามารถถอน OSP จากพัดที่เปิดเผยได้ ส่งผลให้เกิดการออกซิเดชั่นหลังการประกอบ

OSP vs PCB อื่น ๆ จบ: การเปรียบเทียบ

แนวทางที่ดีที่สุดสําหรับการยกระดับผลงานของ OSP
เพื่อเอาชนะข้อจํากัดของ OSP ผู้นําปฏิบัติตามแนวทางการจัดการและการจัดเก็บดังต่อไปนี้
1แนวทางการเก็บรักษา
a.การบรรจุที่ปิด: เก็บ PCB OSP ในถุงป้องกันความชื้นที่มีสารแห้ง (ความชื้นสัมพัทธ์ < 30%)
b. การควบคุมอุณหภูมิ: รักษาพื้นที่เก็บของให้มีอุณหภูมิ 15-25 °C; หลีกเลี่ยงความร้อนมาก (> 30 °C) ซึ่งเร่งการทําลาย OSP
c.First-In, First-Out (FIFO): ใช้ PCB ที่เก่าที่สุดก่อน เพื่อลดเวลาการเก็บรักษาให้น้อยที่สุด
ผลลัพธ์: ขยายอายุการใช้งาน 50% (เช่น จาก 4 เดือน เป็น 6 เดือน ในสภาพแวดล้อม)

2. ระเบียบการจัดการ
a.ต้องใช้ถุงมือ: ใช้ถุงมือไนทรีล เพื่อหลีกเลี่ยงการติดเชื้อลายนิ้วมือ; เปลี่ยนถุงมือหลังจากสัมผัสพื้นผิวที่ไม่ใช่ PCB
ขั้นต่ําการสัมผัส: จับ PCBs โดยขอบเท่านั้น; หลีกเลี่ยงการสัมผัสพัดหรือรอย.
c. ไม่มีการสตั๊ก: ใช้ตู้กันสแตตติกเพื่อป้องกันการบดระหว่างแผ่น

3ช่วงเวลาและเงื่อนไขการประชุม
a. กําหนดการประกอบงานก่อน: ใช้ PCB OSP ภายใน 3 เดือนหลังจากการผลิตเพื่อผลิตที่ดีที่สุด
b.สภาพแวดล้อมการประกอบที่ควบคุมได้: รักษาพื้นที่การประกอบที่ 40~50% RH เพื่อป้องกันการออกซิเดียนก่อนการผสม
c. Optimize Reflow Profiles: ใช้เวลาที่สั้นที่สุดในอุณหภูมิสูงสุด (245 ~ 255 °C) เพื่ออนุรักษ์ OSP ระหว่างการผสม

4การป้องกันหลังการประกอบ
a. การเคลือบแบบสอดคล้อง: ใช้ชั้นบาง (20μ30μm) ของเคลือบอะคริลิคหรืออุเรธานที่พื้นที่ที่เผชิญกับ OSP (เช่นจุดทดสอบ) ในสภาพแวดล้อมที่ชื้น
b. หลีกเลี่ยงสารทําความสะอาด: ใช้สารระบายน้ําและสารทําความสะอาดที่สอดคล้องกับ OSP เท่านั้น; หลีกเลี่ยงสารละลายที่รุนแรง (เช่นอะเซโทน) ที่ละลาย OSP

การใช้งานที่เหมาะสมสําหรับ OSP Finish
OSP ส่องสว่างในกรณีการใช้งานเฉพาะเจาะจง ที่ประโยชน์ของมันมากกว่าข้อจํากัดของมัน

1อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภค
สมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต: ความราบของ OSP อนุญาตให้มี BGA ขนาด 0.4 มิลลิเมตรและส่วนประกอบ 01005 ส่วนประกอบ, ลดขนาดบอร์ดลง 10 ٪ 15%
คอมพิวเตอร์เล็ปโต๊ป: เส้นทางสัญญาณความเร็วสูง (10Gbps+) ได้รับประโยชน์จาก OSP ผลกระทบความคืบหน้าที่ต่ําที่สุด
ตัวอย่าง: ผู้ผลิตสมาร์ทโฟนชั้นนําคนหนึ่งเปลี่ยนจาก HASL เป็น OSP โดยลดอัตราความบกพร่องของเสียงละเอียด 70%

2. การสร้างต้นแบบและการผลิตปริมาณน้อย
รวดเร็วต้นแบบ: การประมวลผลที่รวดเร็วและราคาที่ต่ําทําให้ OSP เหมาะสมสําหรับ 1 หน่วย 100 รอบ.
การทบทวนการออกแบบ: การทํางานใหม่ง่าย (1 วงจร 2) รองรับการปรับออกแบบอย่างรวดเร็ว

3. PCB ข้อมูลความเร็วสูง
สวิตช์เครือข่าย / รูเตอร์: ข้อดีความสมบูรณ์ของสัญญาณของ OSP® ลดการสูญเสียการใส่ในเส้นทางข้อมูล 100Gbps +
แบอร์ดแม่เซอร์เวอร์: เส้นรอยอัมพาตที่ควบคุมรักษาผลงานกับ OSP โดยหลีกเลี่ยงการทําลายสัญญาณที่เกิดจากการทําปลายโลหะหนา

เมื่อ จะ หลีกเลี่ยง OSP
OSP ไม่แนะนําสําหรับ:
a. PCBs ในภายนอกหรืออุตสาหกรรม: ความชื้น, สารเคมี, หรือเวลาการเก็บรักษาที่ยาวนานจะทําให้ล้มเหลวก่อนเวลา
b.อุปกรณ์ทางการแพทย์: ต้องการอายุการใช้ที่ยาวนานและความทนทานต่อการกัดกร่อน (ใช้ ENIG แทน)
c. การใช้งานในรถยนต์ภายใต้หมวก: อุณหภูมิสูงและการสั่นสะเทือนทําให้ OSP ไม่เหมาะสม; ทองแดงดําน้ําหรือ ENIG ดีกว่า

FAQs
Q: OSP สามารถใช้กับ solder ปูนฟรี?
A: ใช่ OSP เป็นที่เข้ากันได้อย่างสมบูรณ์แบบกับ Sn-Ag-Cu (SAC) สายผสมที่ไร้鉛, สร้างพันธะระหว่างโลหะที่แข็งแกร่งระหว่างการไหลกลับ

ถาม: ผมสามารถบอกได้อย่างไรว่า OSP ได้ลดลง?
ตอบ: ตรวจสอบให้เห็นว่ามีผิวคราบ (พัดคล้ํา, เปลี่ยนสี) หรือลดความชื้นของผสมเหล็กระหว่างการประกอบ. การทดสอบทางไฟฟ้าอาจแสดงให้เห็นถึงความทนต่อการสัมผัสที่เพิ่มขึ้นบนพัดที่เปิดเผย.

ถาม: OSP ตอบสนอง RoHS ไหม?
ตอบ: ใช่ OSP ไม่รวมโลหะหนัก ทําให้มันสอดคล้องกับ RoHS และ REACH อย่างเต็มที่

ถาม: OSP สามารถนําไปใช้ใหม่ได้หรือไม่ ถ้ามันเสื่อม?
A: ไม่ เมื่อ OSP ถูกถอนออก (ผ่านการผสมหรือการทําลาย) มันไม่สามารถนําไปใช้ใหม่ได้ โดยไม่ถอดและการแปรรูป PCB ทั้งหมด

Q: ขนาดพื้นที่ขั้นต่ําสําหรับ OSP คืออะไร?
A: OSP ใช้งานได้อย่างน่าเชื่อถือบนพัดขนาดเล็กเพียง 0.2 มม × 0.2 มม (ทั่วไปในส่วนประกอบ 01005) ทําให้มันเหมาะสําหรับการออกแบบ PCB ขนาดเล็กที่สุดในปัจจุบัน

สรุป
OSP ปลายให้ผสมผสานที่น่าเชื่อถือของประหยัดประสิทธิภาพ, ความเหมาะสมดี- pitch, และความสมบูรณ์แบบสัญญาณอายุการใช้งานที่สั้นและความทนทานต่อการกัดสนองที่ต่ําต้อย ต้องการการจัดการและการเก็บรักษาอย่างรอบคอบ เพื่อให้ผลงานสูงสุดโดยการเข้าใจจุดแข็งและข้อจํากัดของ OSP, วิศวกรสามารถนําผลประโยชน์ของมันโดยการหลีกเลี่ยงอุปสรรคในการใช้งานที่ไม่เหมาะสม
สําหรับโครงการที่มีงบประมาณที่ค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างค่อนข้างน้อยความเรียบง่ายและประสิทธิภาพในเรื่องค่าใช้จ่าย.