基板設計におけるOSP関連技術の紹介

PCB の製造、販売、およびその他の関連業界に携わったことのある人は、OSP に精通しているはずです。 OSP とはどういう意味ですか? 回路基板生産における PCB 基板 OSP プロセスフローと OSP の技術的なポイント、長所と短所は何ですか? 簡単に理解しましょう

OSP は、OrganIC Solderability Preservatives の略語であり、英語では銅保護剤または Preflux としても知られる有機はんだマスクに翻訳されます。 OSPとは簡単に言えば、化学的な方法できれいな銅のむき出しの表面に有機膜を成長させることです。この皮膜は耐酸化性、耐ヒートショック性、耐湿性を有し、通常の環境下での銅表面のさび（酸化や加硫など）から保護します。ただし、その後の高い溶接温度では、露出したきれいな銅表面がすぐに溶融はんだと結合して、非常に短時間でしっかりしたはんだ接合を形成できるように、この保護膜をフラックスによって容易に除去する必要があります。

PCBA

実際、OSP は新しいテクノロジーではありません。実際、SMTよりも長い35年以上の歴史があります。 OSP には多くの利点があります。たとえば、良好な平坦性、銅とボンディングパッド間に IMC が形成されないこと、溶接中にはんだと銅を直接溶接できること (良好な濡れ性)、低温処理技術、低コスト (HASL よりも低い)、使用中のエネルギー使用量が少ないことです。 PCB 処理など OSP 技術は、初期の日本で非常に人気がありました。片面パネルの約 40% がこの技術を使用し、両面パネルの約 30% がこの技術を使用していました。米国では、OSP 技術も 1997 年以降、1997 年以前の約 10% から 1999 年には 35% まで劇的に増加しています。

OSP には、Rosin、Active Resin、Azole の 3 つの材料カテゴリがあります。現在、オキサゾール OSP が最も広く使用されています。オキサゾール OSP は、約 5 世代分改良されており、それぞれ BTA、IA、BIA、SBA、最新の APA と呼ばれています。

PCB OSP のプロセスフロー:

脱脂→二次水洗→マイクロエッチング→二次水洗→酸洗→純水洗浄→成膜風乾→純水洗浄→乾燥

1.脱脂

脱脂効果は膜質に直結します。油落ちが悪いと膜厚ムラになります。一方では、溶液を分析することにより、プロセス範囲内で濃度を制御できます。一方、油除去効果が良いかどうかは常に確認してください。油分除去効果が良くない場合は、油分除去液を適時交換してください。

2.マイクロエッチング

マイクロエッチングの目的は、成膜しやすいように銅の表面を粗くすることです。マイクロエッチングの厚さは、成膜レートに直接影響します。したがって、安定した膜厚を形成するためには、マイクロエッチング膜厚の安定性を維持することが非常に重要です。一般的に、マイクロエッチングの厚さは1.0～1.5umが適当です。生産の各シフトの前に、マイクロエッチング速度を測定することができ、マイクロエッチング時間はマイクロエッチング速度に従って決定することができる。

3. 成膜

製膜液の汚染を防ぐため、製膜前の洗浄には脱イオン水を使用してください。膜形成後の洗浄にも脱イオン水を使用し、膜の汚染や損傷を防ぐため、PH 値を 4.0 ～ 7.0 に制御する必要があります。 OSPプロセスのポイントは、酸化防止膜の厚さをコントロールすることです。フィルムが薄すぎて耐熱衝撃性が悪い。リフローはんだ付け中、フィルムは高温（190〜200℃）に耐えることができず、最終的に溶接性能に影響します。電子組立ラインでは、フィルムがフラックスによって十分に溶解されず、溶接性能に影響を与えます。一般的に膜厚は0.2～0.5μmが適当です。

PCB OSP プロセスの短所

もちろん、OSP にも欠点があります。たとえば、実際の式には多くの種類があり、さまざまなパフォーマンスがあります。つまり、サプライヤーの認定と選択は十分に行われるべきです。

OSP プロセスの欠点は、形成された保護フィルムが非常に薄く、傷がつきやすく (または引っ掻き傷がつきやすく)、慎重に操作およびリリースする必要があることです。

同時に、複数回の高温溶接プロセス後の OSP フィルム (溶接されていないコネクティングプレート上の OSP フィルムを指す) は、変色または亀裂が発生し、溶接性と信頼性に影響を与えます。

はんだペーストの印刷プロセスは十分にマスターする必要があります。なぜなら、印刷が不十分な基板は IPA で洗浄できず、OSP 層を損傷するからです。

透明および非金属の OSP 層の厚さを測定するのは容易ではなく、コーティングの被覆率に対する透明度を確認するのは容易ではないため、これらの側面でサプライヤーの品質安定性を評価することは困難です。

OSP 技術には、PCB パッドの Cu とはんだの Sn の間の他の材料の IMC 分離がありません。鉛フリー技術では、Sn 含有量の高いはんだ接合部の SnCu が急速に成長し、PCB はんだ接合部の信頼性に影響を与えます。