Elektronikproduktion |
Sorglos-Lagerung OSP - beschichteter Leiterplatten
Um sich einen Richtwert für die Lagerung und den Feuchtigkeitsschutz elektronischer Bauteile zu verschaffen wird man in den einschlägigen IPC-Normen schnell fündig. Anders jedoch wenn man dergleichen für Leiterplatten sucht.
Da es hierfür keine verbindlichen Richtwerte für Lagerung und Feuchtigkeitsschutz gibt, werden diese oft dementsprechend stiefmütterlich behandelt. Dabei können gerade mit einer fachgerechten Lagerung mit Hilfe der Trockentechnik erhebliche Vorteile erzielt werden: So bleiben beschichtete Leiterplatten wesentlich länger einsetzbar und feuchtigkeitsbedingte Schäden können komplett eliminiert werden.
Eine gängige FR4 Leiterplatte nach der bleifreien Bestückung
Die größten Vorteile im Bereich beschichteter Leiterplatten können für OSP-Beschichtungen erzielt werden. Diese sind zwar sehr preiswert, neigen aber unter normaler Atmosphäre stark zur Oxidation mit anschließenden Benetzungsproblemen.
Die Ursache hierfür liegt in der reinen Kupferoberfläche welche nur durch die OSP-Schicht geschützt wird. Bei normalen klimatischen Bedingungen in der Fertigung kommt bereits nach wenigen Minuten zum abscheiden eines unsichtbaren Wasserfilms (3-5 Atomlagen) auf der Oberfläche. Dies wiederum startet einen Diffusionsprozess welcher zu einem Dampfdruckausgleich durch die OSP-Schicht hindurch führt.
Die Elektrolytische Wirkung der Wassermolekühle führt zu einer rasanten Oxidation der Kupfer-Oberfläche und lässt die Leiterplatte schnell unter den Mindestwert der Benetzbarkeit sinken. Dieser Effekt ist übrigens auch bei anderen, nicht gasdichten Beschichtungen (z.B. Nickel) zu beobachten.
Hinzu kommt die unterschiedliche Lieferqualität der Leiterplattenhersteller. Oft wird ein einfacher Folien- oder ESD-Beutel an stelle eines MBB-Beutels verwendet. So verpackt, kommen manche beschichtete Leiterplatten bereits durchfeuchtet beim Bestücker an. Werden diese so gelagert sind sie nach kurzer Zeit nicht mehr verwendbar. Um solche Risiken zu vermeiden und bereits aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen, bietet sich das schonende trocknen in einem so genannten Rück-Trockenschrank (z.B. Totech) an.
Die bereits aufgenommene Feuchtigkeit wird der Leiterplatte ohne Temperaturstress durch einen geregelten Trocknungsprozess mit einem Wasserdampfgehalt von weniger als 0,5 g/m³, faktisch ein „Feuchtevakuum“entzogen. Eine weitere Oxidation wird durch die Entfernung des Elektrolyten sofort gestoppt. Lagersysteme die mit Raumtemperatur arbeiten, sind optimal für die anschließende Lagerung geeignet. So entfeuchtet und gelagert ist die OSP-beschichtete Leiterplatte optimal geschützt und über einen langen Zeitraum mit stabilen Benetzungseigenschaften einsetzbar.
Auch bei weniger kritischen Beschichtungen ist eine trockene Lagerung notwendig: Bei Heißluft verzinnten Leiterplatten beispielsweise, ist die Beschichtung zu Beginn besser benetzbar als bei OSP-Leiterplatten. Auch hier bildet sich unter Feuchtigkeitseinwirkung eine Oxidschicht an der Oberfläche, die die Lötbarkeit einschränkt. Dieser Vorgang kann ebenfalls mit Hilfe eines Trockenschranks verhindert werden wodurch diese wesentlich länger bei konstanter Benetzbarkeit verarbeitet werden können.
Abgesehen von der verlängerten Lagerzeit, lassen sich mit der oben beschriebenen Totech Technologie auch Fehler im Lötprozess, die durch Feuchtigkeit hervorgerufen werden, vermeiden. Zu den bekanntesten Defekten gehören Delaminierungen und Popcorning.
Quelle: Totech Europe
Eine gängige FR4 Leiterplatte nach der bleifreien Bestückung
Die größten Vorteile im Bereich beschichteter Leiterplatten können für OSP-Beschichtungen erzielt werden. Diese sind zwar sehr preiswert, neigen aber unter normaler Atmosphäre stark zur Oxidation mit anschließenden Benetzungsproblemen.
Die Ursache hierfür liegt in der reinen Kupferoberfläche welche nur durch die OSP-Schicht geschützt wird. Bei normalen klimatischen Bedingungen in der Fertigung kommt bereits nach wenigen Minuten zum abscheiden eines unsichtbaren Wasserfilms (3-5 Atomlagen) auf der Oberfläche. Dies wiederum startet einen Diffusionsprozess welcher zu einem Dampfdruckausgleich durch die OSP-Schicht hindurch führt.
Die Elektrolytische Wirkung der Wassermolekühle führt zu einer rasanten Oxidation der Kupfer-Oberfläche und lässt die Leiterplatte schnell unter den Mindestwert der Benetzbarkeit sinken. Dieser Effekt ist übrigens auch bei anderen, nicht gasdichten Beschichtungen (z.B. Nickel) zu beobachten.
Hinzu kommt die unterschiedliche Lieferqualität der Leiterplattenhersteller. Oft wird ein einfacher Folien- oder ESD-Beutel an stelle eines MBB-Beutels verwendet. So verpackt, kommen manche beschichtete Leiterplatten bereits durchfeuchtet beim Bestücker an. Werden diese so gelagert sind sie nach kurzer Zeit nicht mehr verwendbar. Um solche Risiken zu vermeiden und bereits aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen, bietet sich das schonende trocknen in einem so genannten Rück-Trockenschrank (z.B. Totech) an.
Die bereits aufgenommene Feuchtigkeit wird der Leiterplatte ohne Temperaturstress durch einen geregelten Trocknungsprozess mit einem Wasserdampfgehalt von weniger als 0,5 g/m³, faktisch ein „Feuchtevakuum“entzogen. Eine weitere Oxidation wird durch die Entfernung des Elektrolyten sofort gestoppt. Lagersysteme die mit Raumtemperatur arbeiten, sind optimal für die anschließende Lagerung geeignet. So entfeuchtet und gelagert ist die OSP-beschichtete Leiterplatte optimal geschützt und über einen langen Zeitraum mit stabilen Benetzungseigenschaften einsetzbar.
Auch bei weniger kritischen Beschichtungen ist eine trockene Lagerung notwendig: Bei Heißluft verzinnten Leiterplatten beispielsweise, ist die Beschichtung zu Beginn besser benetzbar als bei OSP-Leiterplatten. Auch hier bildet sich unter Feuchtigkeitseinwirkung eine Oxidschicht an der Oberfläche, die die Lötbarkeit einschränkt. Dieser Vorgang kann ebenfalls mit Hilfe eines Trockenschranks verhindert werden wodurch diese wesentlich länger bei konstanter Benetzbarkeit verarbeitet werden können.
Abgesehen von der verlängerten Lagerzeit, lassen sich mit der oben beschriebenen Totech Technologie auch Fehler im Lötprozess, die durch Feuchtigkeit hervorgerufen werden, vermeiden. Zu den bekanntesten Defekten gehören Delaminierungen und Popcorning.
Quelle: Totech Europe
