ما هو OSP؟

OSP هي طبقة نهائية سطحية لرقائق النحاس على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs). وهي تفي بتوجيهات RoHS. وبعبارات بسيطة، فإن OSP عبارة عن طبقة عضوية رقيقة تزرع على سطح نحاسي نظيف ومكشوف بواسطة عملية كيميائية. تحمي هذه الطبقة النحاس من الأكسدة والصدمات الحرارية والرطوبة. وهو يحمي النحاس من الصدأ أو الكبريت في الظروف العادية. وفي الوقت نفسه، يجب أن يكون من السهل إزالة الطبقة بسرعة عن طريق التدفق أثناء اللحام بدرجة حرارة عالية. وبهذه الطريقة يمكن للنحاس النظيف الموجود تحته أن يرتبط باللحام المنصهر بسرعة ويشكل وصلة لحام قوية.

نظرًا لأن المنتجات الإلكترونية أصبحت أخف وزنًا وأقل سمكًا وأقصر وأصغر حجمًا وأكثر فاعلية، فإن لوحات الدارات الكهربائية تتجه نحو دقة أعلى، وملامح أرقّ، وطبقات أكثر، وثقوب أصغر. تطورت SMT بسرعة. تستخدم SMT لوحات رقيقة عالية الكثافة في أجهزة مثل بطاقات الدوائر المتكاملة والهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والموالفات. ومن ثم تصبح تسوية لحام الهواء الساخن (HASL) أقل ملاءمة لهذه الاحتياجات.

وفي الوقت نفسه، فإن لحام Sn-Pb المستخدم في HASL ليس أخضر. بعد بدء العمل بتوجيهات الاتحاد الأوروبي RoHS في 1 يوليو 2006، احتاجت الصناعة إلى بدائل خالية من الرصاص لتشطيب سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور. والخيارات الشائعة هي OSP وENIG (الذهب المغمور بالنيكل عديم النيكل الكهربائي) والفضة المغمورة والقصدير المغمور.

خطوات عملية OSP

التدفق النموذجي لعملية OSP النموذجية:

1. إزالة الشحوم (إزالة الزيوت) →

2. شطف مزدوج بالماء →

3. الحفر الدقيق →

4. شطف مزدوج بالماء →

5. الغسل الحمضي →

6. الشطف بماء DI →

7. تكوين غشاء وجفاف الهواء →

8. الشطف بماء DI →

9. التجفيف النهائي

فيما يلي تفاصيل الخطوات الرئيسية وسبب أهميتها.

1. إزالة الشحوم

تؤثر إزالة الشحوم الجيدة بشكل مباشر على جودة الفيلم. إذا كانت عملية إزالة الشحوم سيئة، فسوف تكون سماكة الطبقة غير متساوية. للحفاظ على ثبات إزالة الشحوم، تحكم في التركيز الكيميائي في المنظف ضمن نطاق العملية. تحقق أيضًا من أداء إزالة الشحوم في كثير من الأحيان. إذا كانت إزالة الشحوم ضعيفة، قم بتغيير المنظف في الوقت المناسب.

2. الحفر الدقيق

يجعل الحفر الدقيق سطح النحاس خشن قليلاً. وهذا يساعد على ترابط الفيلم. تؤثر سماكة الحفر الدقيق على معدل تكوين الغشاء. للحصول على سمك غشاء مستقر، حافظ على ثبات عمق الحفر الدقيق. عادة ما يكون الحفاظ عليه حوالي 1.0-1.5 ميكرومتر مناسبًا. يمكنك قياس معدل الحفر الجزئي قبل كل نوبة، ثم ضبط وقت الحفر الجزئي بهذا المعدل.

3. تشكيل الفيلم

قبل تكوين الغشاء، اشطفه بماء DI لتجنب تلويث محلول الغشاء. بعد تكوين الفيلم، اشطفه بماء DI مرة أخرى. حافظ على درجة الحموضة في ماء الشطف بين 4.0 و7.0 لمنع تلوث طبقة الفيلم أو تلفها. التحكم في سمك طبقة OSP هو المفتاح. إذا كان الفيلم رقيقًا جدًا، فإن مقاومته للصدمات الحرارية ضعيفة. أثناء إعادة التدفق، قد لا يتحمل الفيلم درجات الحرارة العالية (حوالي 190-200 درجة مئوية). ثم ينخفض أداء اللحام. على خط التجميع، يجب أن يكون الفيلم سهل الذوبان بالنسبة للتدفق. وإلا سيعاني اللحام. هدف سمك الفيلم الشائع هو 0.2-0.5 ميكرومتر.

ملاحظات على فيلم OSP

أغشية OSP رقيقة للغاية ويمكن خدشها أو فركها بسهولة. تعامل مع الألواح بعناية أثناء الإنتاج والنقل. وأيضًا، بعد العديد من دورات اللحام في درجات الحرارة العالية، يمكن أن يتغير لون طبقة OSP على اللبادات غير المستخدمة أو تتشقق. يؤثر ذلك على قابلية اللحام والموثوقية.

متطلبات إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور للتشطيب السطحي OSP

فيما يلي قواعد الإنتاج والمناولة للحفاظ على موثوقية لوحات OSP.

A. قواعد الإنتاج والتخزين العامة

1. يجب أن تصل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع OSP في عبوات مفرغة من الهواء. قم بتضمين مجفف وبطاقة مؤشر الرطوبة. أثناء النقل والتخزين، ضع ورق عزل بين الألواح لمنع تلف OSP بالاحتكاك.

2. لا تعرض الألواح لأشعة الشمس المباشرة. حافظ على بيئة مستودع مناسبة. الرطوبة النسبية (RH): 30-70%. درجة الحرارة: 15-30 °C. يجب أن تكون مدة التخزين أقل من 6 أشهر.

3. عند فك ختم اللوحة في محطة SMT، تحقق من تغليف التفريغ والمجفف وبطاقة الرطوبة. إذا تعطلت، أعد اللوحات إلى صانع ثنائي الفينيل متعدد الكلور لإعادة العمل عليها قبل الاستخدام. ضع اللوح على الخط في غضون 8 ساعات بعد الفتح. لا تفتح العديد من العبوات مرة واحدة. اتبع قاعدة “افتح حسب الحاجة، وأنتج حسب الحاجة”. يتسبب التعريض الطويل في حدوث عيوب في لحام الدُفعات.

4. بعد طباعة الاستنسل، مرر الألواح إلى الفرن بسرعة. لا تدعها تجلس. الحد الأقصى للانتظار هو ساعة واحدة. يمكن أن يؤدي تدفق معجون اللحام إلى تآكل طبقة OSP بشدة.

5. حافظ على بيئة الورشة ثابتة. رطوبة نسبية 40-60%. درجة الحرارة 18-27 درجة مئوية.

6. أثناء عملية الإنتاج، تجنب لمس سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور بأيدي عارية. يمكن أن يسبب العرق وزيوت الجلد الأكسدة.

7. إذا قمت بإجراء SMT من جانب واحد أولاً، فقم بإنهاء SMT من الجانب الثاني في غضون 12 ساعة.

8. بعد SMT، أنهِ إدخال DIP بأسرع ما يمكن، في غضون 24 ساعة على الأكثر.

9. لا تخبز ألواح OSP الرطبة. يمكن أن يؤدي الخبز في درجة حرارة عالية إلى تغير لون OSP أو تدهوره.

10. يجب إعادة اللوحات غير المستخدمة المتأخرة أو الرطبة أو التي لم يتم استخدامها أو التي تم تنظيفها بعد طباعة العيوب إلى صانع اللوحة لإعادة العمل باستخدام OSP. لا تعيد عمل اللوح نفسه أكثر من ثلاث مرات باستخدام OSP. بعد إعادة العمل ثلاث مرات، قم بإلغاء اللوح.

B. قواعد تصميم الاستنسل SMT للوحات OSP

1. ألواح OSP مسطحة. يساعد ذلك على شكل معجون اللحام. ولكن لا يمكن أن توفر وسادات OSP لحامًا إضافيًا مثل HASL. لذا قم بتكبير فتحات الاستنسل قليلاً. يساعد ذلك على ضمان تغطية اللحام للوسادة بأكملها. عند التحويل من HASL إلى OSP، قم بإعادة تصميم الاستنسل.

2. بعد تكبير الفتحة، تعامل مع كرات اللحام وكرات اللحام والنحاس المكشوف عن طريق تغيير شكل فتحة الاستنسل إلى تصميم “مقعر”. يساعد ذلك على منع تكون كرات اللحام.

3. إذا فشل وضع أحد المكونات وكان الجزء مفقودًا، تأكد من أن معجون اللحام لا يزال يغطي اللوحة قدر الإمكان.

4. لتجنب الأكسدة النحاسية المكشوفة ومشكلات الموثوقية، ضع في اعتبارك طباعة معجون اللحام على نقاط اختبار تكنولوجيا المعلومات والاتصالات وفتحات براغي التركيب ووسادات العبور المكشوفة (يمكن لحام الجانب الخلفي بالموجات). تأكد من تضمين هذه الثقوب أثناء تصميم الاستنسل.

C. التعامل مع الألواح ذات الطباعة اللاصقة اللاصقة السيئة

1. حاول تجنب أخطاء الطباعة. سيؤدي التنظيف إلى تلف طبقة OSP.

2. إذا كانت طباعة عجينة اللحام على اللوح رديئة، لا تنقع أو تغسل ألواح OSP بمذيبات عالية التقلب. نظرًا لسهولة تآكل غشاء OSP بواسطة المذيبات العضوية، استخدم قطعة قماش غير منسوجة مبللة بالإيثانول 75% لمسح المعجون. ثم استخدم منفاخ هواء للتجفيف. لا تستخدم كحول الأيزوبروبيل (IPA) للتنظيف. لا تستخدم سكين الكشط لإزالة المعجون.

3. بعد تنظيف عيب الطباعة، قم بإنهاء عمل SMT على هذا الجانب في غضون ساعة واحدة.

4. بالنسبة للدفعات الكبيرة من عيوب الطباعة (على سبيل المثال 20 قطعة أو أكثر)، قم بإعادتها إلى صانع ثنائي الفينيل متعدد الكلور لإعادة العمل المركزي.

ما هي ميزات OSP في تجميع SMT؟

تحتاج ألواح OSP إلى تخزين ومناولة صارمة. من وقت فتح عبوة التفريغ إلى إعادة التدفق الأول أو إلى الوقت الذي يلي إعادة التدفق الأول، يجب التحكم في وقت البقاء بدقة. وإلا ستتأثر جودة إعادة التدفق الثاني. بعد دورة واحدة لإعادة التدفق، عادةً ما يتم تدمير الطبقة الواقية العضوية على سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتفقد اللوحة الحماية من الأكسدة. ثم تكون إعادة التدفق الثانية أصعب. كما أن تشطيب سطح OSP يميل إلى أن يكون ترطيب معجون اللحام أضعف من بعض التشطيبات الأخرى. يمكن أن تكشف وصلات اللحام النحاس ويمكن أن تنخفض الموثوقية. قد لا يتوافق مظهر اللحام مع معيار IPC الفئة 3 بسهولة. العديد من المنتجات التي تستخدم لصق الدبوس في اللصق (PIP) ليست مطابقة بشكل جيد لـ OSP.

لكن ألواح OSP مسطحة ومستوية. تصنيع الألواح مستقر وتكلفتها منخفضة. وبالمقارنة مع غيرها، تتمتع ألواح OSP بمزايا واضحة. لذلك لا تزال العديد من الشركات تفضل تشطيبات OSP.

مزايا عملية OSP

1. تكلفة منخفضة لتجميع SMT.

2. متانة وصلة لحام عالية.

3. قابلية لحام جيدة عند التعامل معها بشكل صحيح.

4. سطح مستوٍ مناسب لتصميم وسادة عالية الكثافة.

5. متوافق مع التشطيبات السطحية المختلطة (ENIG الانتقائي على سبيل المثال).

6. من السهل إعادة العمل.

عيوب عملية OSP

1. مقاومة تلامس أعلى. يمكن أن يؤثر ذلك على الاختبار الكهربائي.

2. ليس جيدًا للحام عبر الفتحات عن طريق اللحام الخطي.

3. ضعف الاستقرار الحراري ومتانة العملية. بعد إعادة التدفق بدرجة حرارة عالية مرة واحدة، لا توجد عادةً حماية من الأكسدة. نافذة العملية قصيرة. يجب الانتهاء من جميع خطوات SMT بعد اللحام الأول في غضون 24 ساعة.

4. غير مقاوم للتآكل.

5. ارتفاع الطلب على دقة الطباعة. سيؤدي التنظيف إلى تلف طبقة OSP (يمكن للكحول والأحماض أن تتسبب في تدهور OSP).

6. أداء ضعيف في اللحام من خلال ثقوب اللحام الموجي.

نصائح عملية لاستخدام لوحات OSP على خط التجميع

• احصل دائمًا على ألواح OSP في عبوات مفرغة من الهواء مع مادة مجففة وبطاقة رطوبة. افتح عبوة واحدة في كل مرة. استخدم الألواح بسرعة.

• تجنب لمس الضمادات المكشوفة. استخدمي القفازات أو الملقط عند الضرورة.

• حافظ على بيئة التجميع مستقرة: رطوبة نسبية 40-60%، درجة حرارة 18-27 درجة مئوية.

• لا تترك الألواح مطبوعة لأكثر من ساعة واحدة قبل إعادة التدفق.

• اجعل الوقت بين إعادة التدفق الأولى وخطوات العملية التالية قصيرًا. احرص على الانتهاء من جميع SMT في غضون 24 ساعة بعد إعادة التدفق الأولى. قم بتخزين الألواح المعاد إنحلالها في خزانة جافة إذا كان التأخير أمرًا لا مفر منه، واتبع إرشادات مورد ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

• إذا كنت بحاجة إلى تنظيف عيوب العجينة، استخدم الإيثانول 75% على قطعة قماش غير منسوجة. امسح برفق. جفف بالهواء. لا تنقعها. لا تستخدم IPA أو المذيبات القاسية. لا تكشط بشفرة.

• تصميم قوالب استنسل بفتحات أكبر قليلاً لوسادات OSP. ضع في اعتبارك أشكال الفتحات المقعرة لتقليل مشاكل كرات اللحام.

• بالنسبة لنقاط الاختبار المكشوفة والثقوب اللولبية، ضع في اعتبارك طباعة معجون لحام لحماية النحاس إذا كان التصميم يسمح بذلك.

متى تختار OSP

اختر OSP عندما:

• تحتاج إلى تشطيب منخفض التكلفة للوحات SMT عالية الكثافة.

• أنت بحاجة إلى سطح مستوٍ للمكونات الدقيقة.

• يمكن أن يتحكم تدفق التجميع الخاص بك في التخزين والتوقيت بدقة.

• أنت تقبل حدود الدورات الحرارية واللحام الموجي.

لا تختار OSP عندما:

• تحتاج إلى العديد من دورات الحرارة العالية، أو العديد من خطوات اللحام الموجي.

• تحتاج إلى فترة صلاحية طويلة الأمد على الوسادات المكشوفة في الميدان دون حماية.

• يجب أن يجتاز منتجك متطلبات IPC الصارمة من الفئة 3 المرئية أو متطلبات قابلية اللحام دون ضوابط خاصة.

ملاحظات ختامية حول الموثوقية وإعادة العمل

يمكن الاعتماد على OSP عند التعامل معه بشكل صحيح. وتتمثل المخاطر الرئيسية في الخدوش، والتعرض الطويل، والانتظار الطويل بعد الفتح، واللحام المتكرر في درجات الحرارة العالية. بالنسبة للإنتاج بالجملة، ضع قواعد واضحة في الورشة: فتح عبوة واحدة في كل مرة، واستخدامها في غضون ساعات، والحد من دورات إعادة التدفق، وإعادة اللوحات المشتبه بها لإعادة العمل. بالنسبة لإعادة العمل في صانع ثنائي الفينيل متعدد الكلور، تتبع عدد مرات إعادة العمل على اللوحة. لا تعيد عمل نفس اللوحة مع OSP أكثر من ثلاث مرات. بعد ذلك، قم بإلغاء اللوحة.

نبذة عن فيليفاست 

تقدم شركة Philifast خدمات ثنائي الفينيل متعدد الكلور وثنائي الفينيل متعدد الكلور ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع تشطيب سطح OSP. نحن نعلم أن OSP يحتاج إلى معالجة دقيقة. يمكننا توريد الألواح في عبوات مفرغة من الهواء مع بطاقات مجففة وبطاقات رطوبة. نحن نساعد في تصميم قوالب الإستنسل لـ OSP ونقدم إرشادات المناولة حتى تحصل على إنتاجية أعلى في المرة الأولى. إذا كنت بحاجة إلى ألواح OSP بجودة مستقرة ومهل زمنية سريعة ودعم عملي للتجميع، فيمكن لـ Philifast مساعدتك. اتصل بنا وسنعمل على تلبية متطلبات خط التجميع الخاص بك.