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Was ist eine OSP-Leiterplatte? Bedeutung, Vor- und Nachteile

Inhaltsverzeichnis

OSP-Leiterplatten genießen eine deutliche Dominanz gegenüber anderen Leiterplattentypen. Als Schutzbeschichtung wird OSP verwendet, eine kostengünstige, bleifreie Folie mit mehreren weiteren Vorteilen. Im Folgenden erklären wir, was es bedeutet, Ihre Leiterplatte mit dem Material beschichten zu lassen, einschließlich der guten und schlechten Seiten.

Was ist OSP PCB?

Es handelt sich um eine blanke Leiterplatte mit OSP als Oberflächenveredelung. OSP in voller Form in der Leiterplattenherstellung ist ein organisches Lötbarkeitskonservierungsmittel. Dabei handelt es sich um eine Art Beschichtung, die auf blanke Platinen aufgetragen wird. Es schützt vor allem die Kupferoberflächen vor Oxidation. Man kann es auch Anlaufschutz nennen.

Leiterplatten enthalten Kupferschichten. Kupfer ist ein aktives Metall, das leicht oxidiert, wenn es den Elementen ausgesetzt wird. Die Oxidation verringert die Lötbarkeit und beeinträchtigt die Gesamtzuverlässigkeit der Platine.

Das Aufbringen einer Beschichtung schützt das Kupfer (und die Leiterplatte) vor dieser Beschädigung. Die Beschichtung kann aus vielen verschiedenen Materialien bestehen. Eines davon und eines der beliebtesten ist das organische Konservierungsmittel für die Lötbarkeit.

Organisches Lötkonservierungsmittel enthält keine Giftstoffe, ist kostengünstig und erleichtert die Anwendung. Weitere Beschichtungsmaterialien sind HASL, ENIG, ENIPIG und Immersionszinn oder -silber: Mehr über die Verbindung und ihre Eigenschaften weiter unten.

Die Dickeneigenschaften organischer Lötschutzmittel
Die Dickeneigenschaften organischer Lötschutzmittel
Ressource: https://www.semanticscholar.org

OSP-Leiterplattenmaterial

Das Konservierungsmittel ist biologisch und in drei verschiedenen Arten erhältlich: Kolophonium, Aktivharz und Azol. Azol ist das beliebteste davon. Es gehört zu einer Gruppe von Verbindungen, die aus Benzimidazolen, Benzotriazolen und Imidazolen besteht.

Das Material weist verschiedene Eigenschaften auf, die es als Schutzbeschichtung für Leiterplatten einsetzbar machen. Zunächst bildet es eine dünne, flache Schicht mit einer Dicke von typischerweise 0.2 bis 0.5 Mikrometern.

Zweitens haftet es leicht an den Kupferoberflächen Adsorptionsprozess. Beim Löten zerfällt es leicht und verdampft in Gegenwart von Lötflussmittel.

All diese Eigenschaften machen das Material einfach anzuwenden. Darüber hinaus ist es bleifrei und kann sicher auf Leiterplatten verwendet werden. Das bedeutet auch, dass es den Anforderungen entspricht RoHS-Standards.

OSP-Finish auf PCB-Kupferschichten
OSP-Finish auf PCB-Kupferschichten
Ressource: https://www.researchgate.net

Vor- und Nachteile der OSP-Leiterplatte

Wenn Sie sich für Ihr Leiterplattenprojekt zwischen organischen Lötschutzmitteln und anderen Materialien entscheiden, sollten Sie zunächst deren Vorteile verstehen. Sie möchten auch die Mängel kennen. Die Verwendung des Konservierungsmittels zum Beschichten Ihrer blanken Bretter bietet diese Vor- und Nachteile.

Vorteile

  • Die Veredelung ist kostengünstig und einfach aufzutragen, was die Herstellungskosten der Platten senkt
  • Die OSP-Oberfläche der Leiterplatte ist bleifrei und schadet der Umwelt nicht
  • Es zeigt eine gute Benetzbarkeit während des Lötprozesses
  • Die Beschichtung ist dünn und flach, was für den Reflow-Prozess und SMT-Bauteile von Vorteil ist
  • Diese Platinen sind leicht nachzubearbeiten oder zu reparieren. Lötflussmittel Entfernt die Folie leicht
  • Die Platinen benötigen im Vergleich zu den meisten anderen Beschichtungen nur minimale Mengen an Lötmaske

Nachteile

  • Die Folie ist weniger widerstandsfähig gegen Abriebschäden, sodass bei der Handhabung und Lagerung der Platten große Sorgfalt erforderlich ist
  • Das Konservierungsmittel ist farblos. Diese Eigenschaft macht die Inspektion transparent und schwierig
  • Die Haltbarkeit von OSP-Leiterplatten ist vergleichsweise kurz und beträgt weniger als 12 Monate
  • Die Lagerung der Platten ist anspruchsvoll und man kann sie nicht zu lange vor dem Zusammenbau aufbewahren
OSP-Finish auf einer Leiterplatten-Übertragungsleitung
OSP-Finish auf einer Leiterplatten-Übertragungsleitung
Ressource: https://www.researchgate.net

OSP-Prozess in der Leiterplattenherstellung

Das Aufbringen der OSP-Leiterplattenoberfläche ist ein mehrstufiger Prozess, der eine sorgfältige Ausführung erfordert. Andernfalls könnten Probleme auftreten, die zu Lötbarkeits- und anderen Problemen führen könnten. Die Hauptanwendungsschritte sind Entfetten, Mikroätzen, Filmauftrag und Trocknen.

Schritt 1: Reinigung

Es entfernt möglicherweise angesammelte Verunreinigungen oder Handhabungsöle und anderen Schmutz. Die Reinigungslösung muss innerhalb eines vorgegebenen Bereichs bleiben PH Wert (4.0-7.0). Andernfalls erreicht die Platine möglicherweise nicht den erforderlichen Sauberkeitsgrad.

Schritt 2: Ätzen

Anschließend wird die Platine einem Mikroätzprozess unterzogen. Durch Ätzen wird die verbleibende Oxidation von der Kupferoberfläche entfernt. Außerdem wird das Kupfer aufgeraut, um es für die Filmanwendung vorzubereiten. Vor der Bildung der Beschichtung ist außerdem ein weiteres Spülen erforderlich.

Schritt 3: Anbringen der Folie

Die Platte gelangt in einen Vorratsbehälter oder durchläuft zur Filmbildung ein Fördersystem. Das Material haftet am Kupfer. Nach der Anwendung durchläuft die Leiterplatte einen weiteren Reinigungsprozess, um sie zu spülen.

Schritt 4: Filmtrocknung

Die Beschichtung geht in die Trocknungsphase. Die Trocknung ist ein streng kontrollierter Prozess, um die Filmqualität sicherzustellen. Nach dem Trocknen wird die Platte einer Reinigung unterzogen. Danach ist es bereit für die Bestückung mit Bauteilen. Sie können es auch für eine spätere Montage aufbewahren.

OSP-PCB-Oxidationstests
OSP-PCB-Oxidationstests
Ressource: https://www.researchgate.net

Probleme mit der Oberfläche der OSP-Leiterplatte

OSP-Probleme treten beim Aufbringen der Folie oder bei der Handhabung (Transport) und Lagerung auf. Dazu gehören Verfärbungen und Verschlechterungen. Zu den Ursachen gehören die folgenden.

  • Belastung durch hohe Temperaturen
  • Hohe Luftfeuchtigkeit
  • Abrieb oder Reibung

Vermeiden Sie es, die Platine übermäßiger Hitze auszusetzen. Beispielsweise können hohe Temperaturen beim Einbrennen von OSP-Leiterplatten zu Verfärbungen führen. Es kann sogar dazu führen, dass die Folie beschädigt wird und ihre Schutzeigenschaften verliert.

Die meisten Probleme hängen mit der Lagerung zusammen, daher ist es hilfreich zu verstehen, wie und wo diese Leiterplatten aufbewahrt werden sollen. Im folgenden Abschnitt erfahren Sie mehr darüber.

So lagern Sie OSP-PCBs

Hersteller montieren OSP-Leiterplatten kurz nach ihrer Herstellung. In Fällen, in denen eine Montage nicht möglich ist, ist eine ordnungsgemäße Lagerung erforderlich. Bei der Lagerung beschichteter Leiterplatten gelten verschiedene Regeln, um eine Verschlechterung der Folie zu vermeiden.

Behalten Sie bis zu 70 % bei relative Luftfeuchtigkeit Ebene im Lagerraum. Es hilft, Oxidation zu verhindern. Auch die Lagertemperatur spielt eine Rolle. Halten Sie die Temperatur vor der Montage unter 30 °C, um eine Beschädigung der dünnen Folie zu vermeiden.

Vermeiden Sie es, die Platinen länger als sechs Monate zu lagern, bevor Sie sie mit Bauteilen bestücken. Der Film kann sich verschlechtern. Sollten Sie die empfohlene Haltbarkeitsdauer überschreiten, sollten Sie über eine erneute Anwendung nachdenken.

Visuelle Darstellung der beiden Beschichtungsarten
Visuelle Darstellung der beiden Beschichtungsarten
Ressource: https://www.researchgate.net

PCB OSP vs. ENIG

Die Wahl der Oberflächenbeschaffenheit einer Leiterplatte hat Einfluss auf deren Qualität und Langlebigkeit. OSP und ENIG sind zwei beliebte Oberflächentypen. Obwohl beide RoHS-konform sind und eine hervorragende Lötbarkeit aufweisen, weisen sie einige Unterschiede auf.

  • Material: OSP steht für Organic Solderability Preservative. ENIG ist eine Abkürzung für Electroless Nickel Immersion Gold.
  • Einfache Anwendung: ENIG ist auch die teurere Option, da das Material teurer und die Anwendung komplexer ist.
  • Haltbarkeit: Die OSP-Leiterplattenoberflächenbeschichtung hat eine kürzere Haltbarkeitsdauer von etwa 6–12 Monaten, während ENIG 12 und länger haltbar sein kann.
  • Kosten: Es kostet mehr und erfordert ein komplexes Antragsverfahren.

Diese Unterschiede sollen Ihnen bei der Wahl zwischen den beiden Leiterplattentypen helfen. OSP-Platten eignen sich am besten für große Produktionsläufe mit engen Fristen. Andererseits eignen sich ENIG-Boards besser, wenn die Anwendung höhere Toleranzwerte erfordert.

Zusammenfassung

Eine OSP-beschichtete Leiterplatte verwendet ein organisches Lötschutzmittel als Schutzbeschichtung für die Kupferoberflächen. Es hilft, Oxidation zu verhindern, die Lötbarkeit zu verbessern und die Qualität der Leiterplatte zu schützen. Für seine Beliebtheit gibt es verschiedene Gründe. Es kostet weniger, ist sicher in der Anwendung und bildet neben anderen Vorteilen eine dünne, flache Schicht für Reflow- und SMT-Montageprozesse.

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