Основное противоречие при пайке плат OSP заключается в том, что антиокислительная защитная пленка OSP должна не только изолировать поверхность меди от окисления во время хранения и транспортировки, но и полностью и равномерно очищаться флюсом на этапе оплавления, не оставляя карбидных остатков и не вызывая чрезмерной эрозии медных площадок. Цзя Цзиньюань однажды столкнулся с проблемой на производственной линии автомобильного заказчика в Дунгуане, где чрезмерно высокая активность паяльной пасты вызвала преждевременное разложение слоя OSP, что привело к обнажению меди на контактных площадках BGA и локальному окислению, что в конечном итоге привело к микротрещинам после испытаний на термоудар при температуре -40°C.
Дизайн трафарета должен соответствовать характеристикам поверхностной энергии площадок OSP.
Стандартные платы FR-4 могут иметь отверстия с апертурой 1:1, но для пайки плат OSP толщина трафарета должна контролироваться на уровне 0,12 мм, а соотношение площадей апертур должно быть увеличено до значения выше 0,68. Кроме того, к контактным площадкам компонентов с мелким шагом, таких как QFN и LGA, необходимо применить трапециевидную фаску. В противном случае паяльная паста не может полностью высвободиться под давлением ракеля, и после печати происходит разрушение кромок, что приводит к неравномерному контакту флюса при оплавании, локализованной неактивации слоя OSP и образованию смачивающего барьера.
Выбор паяльной пасты зависит не от уровня значения Tg, а от окна реакции между системой органических кислот и OSP.
Фактические измерения Цзя Цзиньюаня показали, что паяльная паста средней и высокой температуры (типа Т4), содержащая комплексную систему адипиновой и себациновой кислот, может точно смягчать пленку OSP в диапазоне от 150°C до 165°C, не повреждая при этом лежащую под ней медную решетку. Если используется одна паяльная паста на основе канифоли, время выдержки должно быть увеличено до более чем 90 секунд для завершения зачистки OSP, но на этом этапе припой уже начинает слегка окисляться, что приводит к снижению блеска паяного соединения и увеличению количества пустот более чем на 12%.
Профиль оплавления должен отдельно изолировать и настроить «зону активации OSP» до достижения пиковой температуры.
Обычные настройки оплавления разделяют зону нагрева от 150°C до 183°C, но для пайки плат OSP в этот диапазон необходимо вставить участок плато 160°C ± 2°C длительностью 45 секунд, что дает флюсу достаточно времени для проникновения в микропоры OSP и образования переходных комплексов с медной поверхностью. В противном случае прямой скачок до температуры ликвидуса приведет к затвердеванию припоя в неполностью смачиваемом состоянии. Рентгеновский контроль выявляет сплошные зазоры в нижней части паяных соединений, а уровень ложных срабатываний АОИ увеличивается на 37%.
При первой проверке изделия необходимо не только измерить высоту и смещение, но и проверить состояние корпуса колодки.
После того, как оператор завершит пайку первой платы OSP, он должен с помощью 50-кратного микроскопа проверить, имеется ли коричнево-коричневый ореол окисления по краям контактной площадки, кажутся ли корни паяного соединения серовато-белыми и матовыми, а также превышает ли разница в высоте подъема припоя на обоих концах компонентов CHIP 0,08 мм. Если эти три явления происходят одновременно, это указывает на то, что слой OSP порвался в результате термического напряжения или остатки флюса обуглились. Производство должно быть немедленно остановлено для корректировки параметров зоны ожидания, а не продолжать пробное производство.
