Skonsammare både för miljön och för mönsterkorten. Det är två fördelar med organiskt skydd av mönsterkort, jämfört med förtenning eller plätering med nickel-guld.

Varmförtenning är en mycket vanlig metod för ytbehandling av mönsterkortens lödöar. Varmförtenning (med tenn eller tennbly) skyddar den underliggande kopparn från att oxideras och ger en yta med utmärkt lödbarhet.

Men varmförtenning är ingen populär process. Mönsterkortsindustrin har länge försökt finna ersättare. Kortet utsätts för termiska påfrestningar när det först doppas i ett bad som håller 260 °C och när sedan metallöverskottet blåses bort i en varmluftskniv.



Ojämna lödöar


För ytmonterade och tätpackade kort passar varmförtenning inte alls. När delningen mellan lödöarna blir 0,6 mm eller mindre gör ytspänningen att det bildas "bullar" av tenn på en del lödöar. Ojämnheterna ger problem när lodpasta skall screentryckas på kortet i samband med komponentmonteringen.

Ytbehandling med kemiskt nickel-guld har därför blivit en standardmetod för ytmonterade kort med fin delning. Ytskyddet består av ett cirka 5 μm tjockt skikt av kemiskt utfällt nickel. Ovanpå fälls ett nytt skikt av guld ut. Guldet kan vara 0,05-0,2 μm tjockt. Nickelskiktet är en barriär som hindrar koppar att diffundera in i guldskiktet.

Ytbehandling med nickel-guld ger en jämn yta med god lödbarhet. Nackdelen är att kostnaden är högre och att processen är långsam. Processen sker i förhöjd temperatur, 85-90 °C.

Kemiskt silver och kemiskt palladium är ytterligare två ytbehandlingsmetoder. Men lödbarheten hos palladium är omstridd och ett silverbelagt kort måste skyddas mot luftföroreningar som ozon och svavel.



Tunna organiska skikt


Organiska skikt eller OSP "Organic Solderability Preservatives" är en typ av ytskikt som nu är på väg att etablera sig i Sverige.

Materialen som används i de organiska skyddsskikten är bensotriazol och imidazol. De ingår i förening med kopparytan och gör att därmed lödbarheten kan behållas. Skikten är mycket tunna, mindre än 0,1 μm. Det innebär att ledarna på kortet behåller sin kopparfärg.

Enligt leverantörerna lämnar metoden inte ifrån sig några miljöfarliga kemikalier och är skonsam mot kortet eftersom högsta processtemperatur är 40-50 °C. Ytan på lödöarna blir helt jämn.

De nya typerna av organiskt skydd klarar också upprepad lödning. Tidigare varianter klarade bara en uppvärmning i lödugn eller lödmaskin.

Men fortfarande tvekar många att använda organiska skyddsskikt. Vanligaste invändningen är att täckningen med tenn på lödöarna inte alltid blir fullständig efter monteringen. Därför ser det ut som kopparn delvis lämnats bar och oskyddad runt kanten på en del lödöar. Men enligt processleverantörerna finns skyddsskiktet kvar och ger ett tillräckligt gott miljöskydd mot korrosion.

Fenomenet med dålig täckning gäller i första hand hålmonterade kort som löds i lödvåg, normalt alltså inte för ytmonterade kort där lodpastan screentrycks och sedan omsmälts.

Genom att öka flussmängden eller gå över till nya flussningsmetoder och genom att ställa om våglödningsmaskinen kan man få en bättre täckning av lödöarna. Det säger Lars Lindén på Ericsson Mönsterkort i Norrköping som håller på att utvärdera metoden.

Ytterligare en nackdel är att det organiska ytskyddet inte behåller lödbarheten mer än en begränsad period. En av processleverantörerna, Enthone-EMI, garanterar 12 månader.



Har provats tidigare


Organiskt ytskydd är egentligen ingen nyhet. Det har använts under många år. Tidigare, innan varmförtenningen etablerades användes kolfoniumharts som lödlack för att skydda lödöarna på korten fram till monteringen. Olika typer av tunna skyddsskikt med organiska material har testats i Sverige i flera omgångar, främst på initiativ av Ericssonkoncernen.

För 3-4 år sedan gjorde Elektrotryck, en av de större svenska mönsterkortstillverkarna en test av organiskt ytskydd i samarbete med Ericsson.

- Men vi lade ner processlinjen på grund av att kunderna inte efterfrågade metoden, säger Lars Blomberg, teknisk chef på Elektrotryck. Den typ av skyddsskikt som man då provade klarade dessutom bara en enda lödsekvens. Elektrotryck satsar nu istället på palladium som ytbehandling.

Det finns en handfull olika leverantörer av organiska ytskydd för mönsterkortsindustrin. Just nu är den amerikanska processleverantören Enthone- OMI mycket aktiv för att introducera en metod kallad "Entek Plus" i Sverige. Teltex i Stockholm hör till de första som planerar att installera processen. Detsamma gäller Ericssons mönsterkortsfabrik i Norrköping som håller på att utvärdera metoden och är redo att på kort varsel starta en ny ytbehandlingslinje.

Enthone har installerat omkring 25 anläggningar i Europa, bland annat hos de finska mönsterkortstillverkarna Printeq och Aspocomp. Totalt finns ytterligare ett 100-tal installationer i USA och Asien.

- Just nu går det väldigt trögt för tekniken. Men den har framtiden för sig säger Anders Thelin, vd för Teltex i Stockholm. Teltex försöker nu öka intresset för tekniken genom gratisprover med kundernas egna kort försedda med organiskt ytskikt.

- Varmförtenning är en besvärlig och oren process, det låter och det luktar mycket. Det vill vi gärna slippa, säger Anders Thelin.

Mats Udikas