Qurğuşunsuz Prosesdə OSP Filminin Performansı və Xarakteristikası PCB Kopyalama lövhəsi

OSP (Organic Solderable Protective Film) əla lehimləmə qabiliyyətinə, sadə prosesə və aşağı qiymətə görə ən yaxşı səth müalicəsi prosesi hesab olunur.

Bu yazıda yeni nəsil yüksək temperatura davamlı OSP filmlərinin istiliyədavamlılıq xüsusiyyətlərini təhlil etmək üçün termal desorbsiya-qaz xromatoqrafiyası-kütləvi spektrometriya (TD-GC-MS), termogravimetrik analiz (TGA) və fotoelektron spektroskopiya (XPS) istifadə olunur. Qaz xromatoqrafiyası yüksək temperatura davamlı OSP filmində (HTOSP) lehimləmə qabiliyyətinə təsir edən kiçik molekulyar üzvi komponentləri yoxlayır. Eyni zamanda, yüksək temperatura davamlı OSP filmindəki alkilbenzimidazol-HT-nin çox az dəyişkənliyə malik olduğunu göstərir. TGA məlumatları göstərir ki, HTOSP filmi mövcud sənaye standartı OSP filmindən daha yüksək deqradasiya temperaturuna malikdir. XPS məlumatları göstərir ki, yüksək temperaturlu OSP-nin 5 qurğuşunsuz təkrar axınından sonra oksigen miqdarı yalnız təxminən 1% artıb. Yuxarıda göstərilən təkmilləşdirmələr birbaşa sənaye qurğuşunsuz lehimləmə tələbləri ilə bağlıdır.

OSP filmi uzun illərdir ki, dövrə lövhələrində istifadə olunur. Bu, azol birləşmələrinin mis və sink kimi keçid metal elementləri ilə reaksiyası nəticəsində əmələ gələn orqanometalik polimer filmdir. Bir çox tədqiqatlar [1,2,3] metal səthlərdə azol birləşmələrinin korroziyaya qarşı müqavimət mexanizmini aşkar etmişdir. GPBrown [3] benzimidazol, mis (II), sink (II) və orqanometalik polimerlərin digər keçid metal elementlərini uğurla sintez etdi və poli(benzimidazol-sink) TGA xarakteristikası vasitəsilə əla yüksək temperatur müqavimətini təsvir etdi. GPBrown-un TGA məlumatları göstərir ki, poli(benzimidazol-sinkin) parçalanma temperaturu havada 400°C və azot atmosferində 500°C-ə qədər yüksəkdir, poli(benzimidazol-mis) isə yalnız 250°C-dir. . Bu yaxınlarda hazırlanmış yeni HTOSP filmi ən yaxşı istilik müqavimətinə malik poli(benzimidazol-sink) kimyəvi xassələrinə əsaslanır.

OSP filmi, əsasən, yağ turşuları və azol birləşmələri kimi çökmə prosesi zamanı daxil olan orqanometalik polimerlərdən və kiçik üzvi molekullardan ibarətdir. Organometalik polimerlər lazımi korroziya müqavimətini, mis səthinin yapışmasını və OSP-nin səthinin sərtliyini təmin edir. Qurğuşunsuz prosesə tab gətirmək üçün orqanometalik polimerin parçalanma temperaturu qurğuşunsuz lehimin ərimə nöqtəsindən yüksək olmalıdır. Əks halda, OSP filmi qurğuşunsuz proseslə işləndikdən sonra pisləşəcək. OSP filminin deqradasiya temperaturu əsasən orqanometalik polimerin istiliyə davamlılığından asılıdır. Misin oksidləşmə müqavimətinə təsir edən digər mühüm amil benzimidazol və fenilimidazol kimi azol birləşmələrinin dəyişkənliyidir. OSP filminin kiçik molekulları qurğuşunsuz reflow prosesi zamanı buxarlanacaq ki, bu da misin oksidləşmə müqavimətinə təsir edəcək. Qaz xromatoqrafiyası-kütləvi spektrometriya (GC-MS), termogravimetrik analiz (TGA) və fotoelektron spektroskopiya (XPS) OSP-nin istiliyə davamlılığını elmi izah etmək üçün istifadə edilə bilər.

1. Qaz xromatoqrafiyası-kütləvi spektrometriya analizi

Test edilmiş mis lövhələr aşağıdakılarla örtülmüşdür: a) yeni HTOSP filmi; b) sənaye standartı OSP filmi; və c) başqa bir sənaye OSP filmi. Mis plitədən təxminən 0.74-0.79 mq OSP filmini çıxarın. Bu örtülmüş mis plitələr və kazınmış nümunələr heç bir təkrar emaldan keçməmişdir. Bu təcrübə H/P6890GC/MS alətindən istifadə edir və şprissiz şprisdən istifadə edir. Şprissiz şprislər nümunə kamerasındakı bərk nümunələri birbaşa desorbsiya edə bilər. Şprissiz şpris kiçik şüşə borudakı nümunəni qaz xromatoqrafının girişinə köçürə bilər. Daşıyıcı qaz davamlı olaraq uçucu üzvi birləşmələri toplama və ayırmaq üçün qaz xromatoqrafı sütununa gətirə bilər. Nümunəni sütunun yuxarı hissəsinə yaxın qoyun ki, termal desorbsiya effektiv şəkildə təkrarlana bilsin. Kifayət qədər nümunələr desorbsiya edildikdən sonra qaz xromatoqrafiyası işə başladı. Bu təcrübədə RestekRT-1 (0.25mmmid×30m, film qalınlığı 1.0μm) qaz xromatoqrafiya sütunundan istifadə edilmişdir. Qaz xromatoqrafiya sütununun temperaturun yüksəldilməsi proqramı: 35°C-də 2 dəqiqə qızdırıldıqdan sonra temperatur 325°C-ə qalxmağa başlayır, qızdırma sürəti isə 15°C/dəqdir. Termal desorbsiya şərtləri aşağıdakılardır: 250°C-də 2 dəqiqə qızdırıldıqdan sonra. Ayrılmış uçucu üzvi birləşmələrin kütlə/yük nisbəti 10-700dalton diapazonunda kütlə spektrometriyası ilə müəyyən edilir. Bütün kiçik üzvi molekulların saxlanma müddəti də qeyd olunur.

2. Termoqravimetrik analiz (TGA)

Eynilə, nümunələr üzərində yeni HTOSP filmi, sənaye standartı OSP filmi və başqa bir sənaye OSP filmi örtülmüşdür. Təxminən 17.0 mq OSP filmi material sınaq nümunəsi kimi mis lövhədən sıyrıldı. TGA testindən əvvəl nə nümunə, nə də plyonka qurğuşunsuz təkrar axıdma müalicəsindən keçə bilməz. Azot mühafizəsi altında TGA testini yerinə yetirmək üçün TA Instruments ‘2950TA istifadə edin. İşləmə temperaturu 15 dəqiqə otaq temperaturunda saxlanıldı və sonra 700 ° C/dəq sürətlə 10 ° C-ə qədər artırıldı.

3. Fotoelektron spektroskopiyası (XPS)

Kimyəvi Analiz Elektron Spektroskopiyası (ESCA) kimi də tanınan Fotoelektron Spektroskopiyası (XPS), kimyəvi səth analizi üsuludur. XPS örtük səthinin 10nm kimyəvi tərkibini ölçə bilir. HTOSP filmini və sənaye standartı OSP filmini mis plitə üzərinə örtün və sonra 5 qurğuşunsuz təkrar axını keçin. XPS, HTOSP filmini təkrar emaldan əvvəl və sonra təhlil etmək üçün istifadə edilmişdir. 5 qurğuşunsuz reflowdan sonra sənaye standartı OSP filmi də XPS tərəfindən təhlil edilmişdir. İstifadə olunan alət VGESCALABMarkII idi.

4. Delik vasitəsilə lehimləmə qabiliyyəti testi

Delikli lehimləmə qabiliyyətini yoxlamaq üçün lehimləmə test lövhələrindən (STV) istifadə. Cəmi 10 lehimləmə qabiliyyətinin sınaq lövhəsi STV massivləri (hər massivdə 4 STV var) təxminən 0.35 μm film qalınlığı ilə örtülmüşdür, bunlardan 5 STV massivi HTOSP filmi ilə örtülmüşdür, digər 5 STV massivi isə sənaye standartı ilə örtülmüşdür. OSP filmi. Daha sonra, örtülmüş STV-lər lehim pastasının yenidən axıdılması sobasında yüksək temperaturda, qurğuşunsuz təkrar axıdma prosedurlarından keçir. Hər bir test şərtinə 0, 1, 3, 5 və ya 7 ardıcıl təkrar axın daxildir. Hər bir reflow sınaq vəziyyəti üçün hər bir film növü üçün 4 STV var. Yenidən axın prosesindən sonra bütün STV-lər yüksək temperatur və qurğuşunsuz dalğa lehimləmə üçün işlənir. Delikli lehimləmə qabiliyyəti hər bir STV-ni yoxlamaq və düzgün doldurulmuş deliklərin sayını hesablamaqla müəyyən edilə bilər. Deliklər üçün qəbul meyarı, doldurulmuş lehimin örtülmüş çuxurun yuxarı hissəsinə və ya keçid çuxurunun yuxarı kənarına doldurulmasıdır.