OSP: O Acabamento Superficial Confiável e Econômico para PCBs de Cobre

Você sabe o que acontece com o cobre quando exposto à umidade atmosférica? Ele oxida rapidamente e pode perder todas as suas propriedades. O mesmo se aplica a PCBs com revestimento de cobre.

E é porque o cobre tem alta reatividade química, tornando-o suscetível a altas temperaturas da soldagem. Então a grande pergunta é: o que você precisa para proteger seu PCB de cobre?

O que você precisa é um revestimento de acabamento superficial. Além disso, muitos acabamentos superficiais estão disponíveis hoje, mas focaremos no OSP, que é econômico.

Este artigo mostrará tudo sobre OSP e o comparará com outros acabamentos superficiais.

O que é OSP?

Preservativo Orgânico de Soldabilidade (OSP) é uma camada orgânica ambientalmente amigável e econômica. Esta camada orgânica pode se ligar a superfícies de cobre por absorção. Curiosamente, a camada oferece as mesmas qualidades que você obtém de outros acabamentos superficiais.

No entanto, o OSP oferece uma solução mais permanente para lidar com cobre exposto. E, como a camada orgânica não interage com outras superfícies, você terá mais facilidade para soldar e remover fluxo do seu PCB com OSP.

Fluxo de Solda

Usamos a primeira instância de fórmulas OSP nos anos 1970. Mas, essas fórmulas eram fracas e só funcionavam para dispositivos de menor porte. Porém, fórmulas OSP mais avançadas têm durabilidade aprimorada e podem lidar com operações de dispositivos mais elevados.

Principais Materiais do OSP

Fórmulas OSP usam colofônia, azóis e resina ativa como materiais primários. O material de colofônia funciona como um revestimento que você pode aplicar a um tratamento de fluxo.

Colofônia

Curiosamente, azóis são compostos à base de água com nitrogênio heterocíclico. Esses compostos são úteis porque têm sinergias fantásticas com superfícies de cobre. Essa sinergia é o que inicia o processo de absorção e cria um filme protetor.

E o filme protetor que você faz depende do tipo de composto azol usado. Existem três tipos de azóis: benzotriazóis, benzimidazóis e imidazóis. Usar benzotriazóis criaria um filme fino, enquanto os feitos de imidazóis são grossos.

Por fim, você precisará enxaguar sua superfície com ácido ou outras soluções. Como resultado, ajudaria a melhorar topograficamente sua característica antes de adicionar o acabamento OSP.

Ácido

Processo de Fabricação do OSP

O processo de fabricação do OSP tem três estágios: remoção de óleo, microcorrosão e formação de filme.

Estágio 1: Remoção de Óleo

Remover todos os contaminantes e óleo é crucial se você quiser um filme protetor de alta qualidade. Caso contrário, você terminará com um filme irregular.

Felizmente, existem maneiras de evitar filmes irregulares. Primeiro, você precisará controlar a concentração da sua solução de remoção de óleo. Depois, inspecione o processo para ver se está correto.

Se notar que os efeitos da remoção de óleo são ruins, precisará substituí-la rapidamente por produtos químicos específicos para este fim.

Estágio 2: Microcorrosão

A microcorrosão visa criar uma superfície de cobre natural. Também influencia diretamente a velocidade com que seu OSP se forma. Adicionalmente, é vital controlar a espessura da microcorrosão se você quiser uma espessura de filme estável.

Também, a faixa aceitável para manter a microcorrosão é entre 1,0 µm a 1,5 µm. Uma vez que você tenha seus valores de manutenção, é fácil medir a taxa de microcorrosão.

Estágio 3: Formação de Filme

É crucial usar lavagem DI antes e depois de formar seu filme. Também, você deve limitar o pH da solução entre 4,0 e 7,0. Caso contrário, contaminará a solução para formação de filme.

Aqui é onde o processo OSP fica complicado. Primeiro, você precisa controlar a espessura do filme para que não afete seu desempenho de soldagem. A espessura ideal pode estar entre 0,2 µm e 0,5 µm.

Nota: quanto mais fino seu filme, menos vantagens do OSP você obterá. Por exemplo, você pode obter menor capacidade de choque térmico ou proteção contra oxidação. Lembre-se também de usar lavagem DI após formar seu filme.

Vantagens do OSP

O principal ponto de venda do OSP é como é fácil de processar e seus baixos requisitos de custo. Embora essas duas vantagens tornem o OSP bastante popular, seus outros benefícios o tornam um excelente acabamento superficial:

1. OSP usa compostos à base de água, tornando o processo de acabamento superficial ambientalmente amigável. Assim, podemos classificar PCBs OSP como produtos eletrônicos verdes.

Compostos à Base de Água

2. PCBs OSP têm longa vida útil. Portanto, dificilmente sucumbem a desgaste.

3. Têm um processo de fabricação fácil. Também, estas placas requerem pouca manutenção, e você pode facilmente retrabalhá-las se necessário.

Fabricação de PCB

4. Não é caro ou complicado reparar um revestimento superficial OSP quando danificado.

5. Você não precisa de tinta de máscara de solda em uma placa OSP. E é porque a maioria dos compostos químicos simples do OSP pode lidar com a tarefa. No entanto, existem casos excepcionais onde alguns produtos químicos precisarão de um pouco de tinta de máscara de solda.

6. Placas OSP podem oferecer desempenho excepcional, especialmente na área de soldagem.

Desvantagens do OSP

Embora acabamentos superficiais OSP sejam dos melhores, têm algumas desvantagens. Estes pontos negativos incluem:

1. Acabamentos OSP requerem cuidado extra devido à sua susceptibilidade.

2. Você não pode usar furos metalizados (plated through holes) com um PCB revestido com OSP.

3. Também é difícil medir a espessura de um PCB OSP.

Outros Fatores a Considerar antes de Usar um PCB OSP

Aqui estão alguns fatores que você deve considerar para evitar danos substanciais ao PCB.

Armazenando seu PCB OSP

PCBs OSP podem durar por longos períodos, mas apenas quando você os trata com cuidado. Preservativos feitos de OSP são poderosos, mas finos. Portanto, você precisará de cuidado extra ao transportar e operar estas placas.

Caso contrário, os preservativos se romperão e tornarão sua placa inútil. Também, você deve evitar armazenar PCBs OSP em temperaturas altas ou úmidas por longos períodos. Ou então aumentaria as possibilidades de oxidação e reduziria a soldabilidade.

Sinal de Perigo de Temperatura

No entanto, você pode evitar tudo isso seguindo os seguintes princípios de armazenamento:

1. Certifique-se de usar embalagens a vácuo com dessecantes e cartões indicadores de umidade para armazenar suas placas. Se estiver empilhando várias placas, coloque cartões de liberação entre elas para evitar atrito.

2. Evite expor seus PCBs OSP à luz solar direta. Por exemplo, um ambiente de armazenamento ideal deve ter 30 a 70% de umidade relativa, temperatura de 15 a 30°C e tempo máximo de armazenamento de 12 meses.

Possíveis Problemas após Soldar Placas OSP

Soldagem de PCB

É normal a cor de uma placa OSP mudar após a soldagem. No entanto, duas circunstâncias mostram se é um resultado positivo ou um problema.

Nota: Mudança de cor pode resultar de espessura do preservativo, contaminantes anormais, tempo de soldagem ou quantidade de microcorrosão.

Circunstâncias de Soldagem

Circunstância um é uma situação aceitável. Geralmente acontece quando o fluxo elimina oxidações, o que protege o desempenho da soldagem.

Mas a circunstância dois não é uma boa situação. E significa que você tem uma placa OSP com integridade comprometida. Como resultado, o fluxo não eliminará oxidações, e o desempenho da soldagem reduzirá.

Felizmente, existem ações específicas que você pode tomar para evitar a circunstância dois. Estas ações incluem:

1. Sempre controle a espessura do OSP mantendo-a dentro de limites específicos.

2. Também, certifique-se de limitar seu processo de microcorrosão a faixas particulares.

3. Por fim, elimine todos os contaminantes durante a fabricação do PCB para evitar problemas de soldabilidade.

Qual é Melhor: ENIG, OSP ou HASL

ENIG (Níquel Químico/Ouro de Imersão) é o melhor acabamento superficial plano e livre de chumbo globalmente. Oferece excelentes características e durabilidade. Mas, é caro e difícil de encontrar comparado a outras opções de acabamento superficial.

Por outro lado, OSP oferece uma alternativa menos cara sem sacrificar desempenho. Também é livre de chumbo e pode durar por longos períodos.

Por fim, HASL (Nivelamento de Solda a Ar Quente) é uma excelente escolha se você não se importar com uma opção que contenha chumbo. Além disso, HASL estressa placas de circuito com muitas camadas, o que causa problemas de confiabilidade.

Conclusão

PCB

OSP é a escolha ideal se você quer um excelente acabamento superficial que seja barato e eficaz. Também se liga perfeitamente ao cobre e não interage com outras superfícies.

PCBs OSP podem ter preservativos fracos, mas não representarão problema se você puder gerenciá-los adequadamente.
Quer fabricar um PCB OSP? Sinta-se à vontade para nos contatar.