OSP – organic solder preservatives

OSP je chemická metoda nanášení organických inhibitorů zabraňujících oxidaci měděných kontaktních ploch. Výhodou proti HALu je zejména vynikající rovinnost povrchu a až o 60 % nižší cena. Spolehlivost spojů je podobná jako u HALu. Nevýhodou jsou doporučené kratší doby skladování. V naší výrobě používáme výrobek MECSEAL CL-5018, který zlepšuje pájitelnost vytvořením antikorozního filmu s vynikající odolností vůči teplu a vlhkosti. CL-5018 je vhodný pro pájení s bezolovnatými pájkami. Výrobcem je japonská firma MEC COMPANY LTD.

Pro používání OSP hovoří především úspora drahých kovů pro vytvoření povrchové úpravy. Používané kovy tvoří v pájeném spoji legující prvky, které snižují pevnost spoje vznikem různých nežádoucích slitin. OSP se nanáší přímo na zaleptaný měděný povrch a pájení probíhá bez nežádoucích příměsí a dává tak nejlepší výsledky. Proto se používá v náročných aplikacích.

Dokonalou rovinnost povrchu přináší také použití chemických nánosů kovů. Nejvíce nabízeným na trhu je nanášení chemického cínu. V počátcích velmi prosazované chemické zlato vedlo při velkých potížích s pájením až ke značné nedůvěře osazoven ke zlatému povrchu plošných spojů. Výrobky po zhotovení vypadají velmi krásně, ale mnohdy již po krátké době skladování desky ztrácí lesk a stávají se naprosto nepájitelnými. Příčinou je vznik difúzní intermetalické slitiny Cu6Sn5 a Cu3Sn. Tyto slitiny vznikají na styčné ploše měděného povrchu a imersně naneseného kovu. Vznikají stále a narůstají. U halovaného zboží, kde je nános cínu 30 a více mikronů, se vliv této vrstvy nedokáže projevit. Ale u chemických nánosů kovů v řádech jednotek mikronů se časem dokážou projevit velmi výrazně. Měď je nutno nejprve potáhnout nějakou mezivrstvou, která ji oddělí od chemicky naneseného kovu. U chemického zlata to je například chemicky nanesený nikl, u cínu se většinou používá organický povlak. Při výrobě plošného spoje vypadá výsledek práce velmi uspokojivě, ale pokud je mezivrstva nedokonale provedena, začne se zlato, nebo cín v mědi pozvolna, ale trvale rozpouštět. Stříbrná barva cínu, nebo zlatá barva zlata začne matnout až na odstín starorůžové barvy. S takovou deskou se již nedá nic dělat a prostě ji nezapájíte.

Klasický proces vytvoření povrchové úpravy je HALování. Z hlediska tepelného namáhání základního materiálu to považuji za velmi nešetrné zacházení s plošným spojem. Deska je bez předehřevu ponořena na 8–10 sekund do roztavené pájky s teplotou 270 °C. Tepelný šok způsobuje zvětšení rozměru desky ve všech směrech. Nejhorší je zvětšení rozměru v ose kolmé k povrchu desky. Může nastat až odtržení pájecích ploch od prokovených otvorů. Toto je velmi nepříjemná závada, která se po vychladnutí desky nedá zjistit. Ale při opakování tepelných šoků v procesu pájení se trhlina může zvětšit a osazený spoj pak není funkční. Proto by DPS měla zažít co nejméně tepelných šoků. Při procesu pájení se tomu nelze vyhnout, ale proč přidávat namáhání už ve výrobě? Výrobci základního materiálu zdůrazňují skutečnost, že zbytečné tepelné šoky značně snižují životnost a spolehlivost výsledného výrobku. OSP se nanáší při pokojové teplotě.

Nevýhodou OSP je, že se ve styku s tavidlem rozpouští a jeho ochranná vlastnost pak mizí. To je potřeba mít na paměti při pájení desek, kdy je pájení rozděleno do více etap. Mezi jednotlivými pracovními postupy by neměla být zbytečná časová prodleva. V případech, kdy se jedná o jeden krok pájení je použití OSP technologicky i cenově velmi vhodné.

Cílem tohoto článku bylo upozornit na to, že HALování je dnes proces již velmi drahý a značně namáhá materiál plošného spoje. HAL je možno nahradit postupy daleko šetrnějšími a levnějšími a to OSP nebo i celoplošné galvanické zlacení, které dává nejkvalitnější a dlouhodobě trvanlivý povrch. Zlato dokonale zabraňuje následné oxidaci. Přesto, že zlatíme celou plochu vodivých cest, vychází tato metoda při sečtení všech nákladů levněji než HAL.