Prestaasje en karakterisearring fan OSP Film yn it leadfrije proses fan PCB Kopiearje Board

OSP (Organic Solderable Protective Film) wurdt beskôge as it bêste proses foar oerflakbehanneling fanwege syn treflike solderability, ienfâldige proses en lege kosten.

Yn dit papier wurde termyske desorption-gaschromatografy-massaspektrometrie (TD-GC-MS), thermogravimetryske analyze (TGA) en fotoelektroanenspektroskopy (XPS) brûkt om de waarmtebestindige skaaimerken fan in nije generaasje hege temperatuerresistinte OSP-films te analysearjen. Gaschromatografy testet de lytse molekulêre organyske komponinten yn ‘e hege temperatuerbestindige OSP-film (HTOSP) dy’t de solderabiliteit beynfloedzje. Tagelyk lit it sjen dat de alkylbenzimidazole-HT yn ‘e hege temperatuer-resistinte OSP-film in heul lytse volatiliteit hat. De TGA-gegevens litte sjen dat de HTOSP-film in hegere degradaasjetemperatuer hat dan de hjoeddeistige OSP-film fan ‘e yndustry. XPS-gegevens litte sjen dat nei 5 leadfrije reflows fan hege temperatuer OSP, de soerstofynhâld allinich mei sawat 1% ferhege. De boppesteande ferbetterings binne direkt relatearre oan de easken fan yndustriële leadfrije solderability.

OSP-film is in protte jierren brûkt yn circuitboards. It is in organometallyske polymearfilm foarme troch de reaksje fan azolferbiningen mei oergongsmetalen eleminten, lykas koper en sink. In protte stúdzjes [1,2,3] hawwe it korrosysje-ynhibysjemeganisme fan azolferbiningen op metalen oerflakken iepenbiere. GPBrown [3] mei súkses synthesized benzimidazole, koper (II), sink (II) en oare oergong metalen eleminten fan organometallic polymers, en beskreau de treflike hege temperatuer ferset fan poly (benzimidazole-zink) troch TGA karakteristyk. De TGA-gegevens fan GPBrown litte sjen dat de degradaasjetemperatuer fan poly(benzimidazol-sink) sa heech is as 400 °C yn ‘e loft en 500 °C yn in stikstofatmosfear, wylst de degradaasjetemperatuer fan poly(benzimidazol-koper) mar 250 °C is. . De koartlyn ûntwikkele nije HTOSP film is basearre op de gemyske eigenskippen fan poly (benzimidazole-zink), dat hat de bêste waarmte ferset.

OSP-film is foaral gearstald út organometallyske polymeren en lytse organyske molekulen dy’t yn ‘e ôfsettingsproses opnommen binne, lykas fatty soeren en azolferbiningen. Organometallyske polymers leverje de nedige korrosysjebestriding, adhesion fan koper oerflak, en oerflakhurdheid fan OSP. De degradaasjetemperatuer fan it organometallyske polymeer moat heger wêze as it rylpunt fan it leadfrije solder om it leadfrije proses te wjerstean. Oars sil de OSP-film degradearje nei’t se ferwurke binne troch in leadfrij proses. De degradaasjetemperatuer fan ‘e OSP-film hinget foar in grut part ôf fan’ e waarmtebestriding fan ‘e organometallyske polymeer. In oare wichtige faktor dy’t beynfloedet de oksidaasjebestriding fan koper is de volatiliteit fan azolferbiningen, lykas benzimidazol en phenylimidazol. De lytse molekulen fan ‘e OSP-film sille ferdampe tidens it leadfrije reflowproses, wat de oksidaasjebestriding fan koper sil beynfloedzje. Gaschromatografy-massaspektrometrie (GC-MS), thermogravimetryske analyze (TGA) en fotoelektroanenspektroskopy (XPS) kinne brûkt wurde om de waarmtebestriding fan OSP wittenskiplik te ferklearjen.

1. Gas chromatography-massaspektrometrie analyze

De teste koperen platen waarden bedekt mei: a) in nije HTOSP-film; b) in yndustry standert OSP film; en c) in oare yndustriële OSP film. Skraap sawat 0.74-0.79 mg OSP-film fan ‘e koperplaat. Dizze coated koperen platen en de skrapte monsters hawwe gjin reflow-behanneling ûndergien. Dit eksperimint brûkt H / P6890GC / MS ynstrumint, en brûkt spuit sûnder spuit. Syringe-frije syringes kinne direkt desorb fêste samples yn de stekproef keamer. De spuit sûnder spuit kin it probleem yn ‘e lytse glêzen buis oerbringe nei de ynlaat fan’ e gaschromatograaf. It dragergas kin de flechtige organyske ferbiningen kontinu bringe nei de gaschromatograafkolom foar kolleksje en skieding. Plak it stekproef tichtby de top fan ‘e kolom sadat thermyske desorpsje effektyf kin wurde werhelle. Nei genôch samples waarden desorbearre, begon de gaschromatografy te wurkjen. Yn dit eksperimint waard in RestekRT-1 (0.25mmid × 30m, filmdikte fan 1.0μm) gaschromatografyske kolom brûkt. It programma foar temperatuerferheging fan ‘e gaschromatografyske kolom: Nei ferwaarming op 35 ° C foar 2 minuten, begjint de temperatuer te ferheegjen nei 325 ° C, en de ferwaarmingssnelheid is 15 ° C / min. Thermal desorption betingsten binne: nei ferwaarming op 250 ° C foar 2 minuten. De massa / lading-ferhâlding fan ‘e skieden flechtige organyske ferbiningen wurdt ûntdutsen troch massaspektrometry yn it berik fan 10-700dalton. De retinsjetiid fan alle lytse organyske molekulen wurdt ek opnommen.

2. Thermogravimetryske analyze (TGA)

Op deselde manier waarden in nije HTOSP-film, in yndustrystandert OSP-film, en in oare yndustriële OSP-film op ‘e samples bedekt. Likernôch 17.0 mg OSP-film waard skrast fan ‘e koperplaat as in materiaaltestmonster. Foardat de TGA-test kin noch de stekproef noch de film in leadfrije reflowbehandeling ûndergean. Brûk TA Instruments ‘2950TA om TGA-test út te fieren ûnder stikstofbeskerming. De wurktemperatuer waard 15 minuten op keamertemperatuer hâlden, en dan ferhege nei 700 ° C mei in snelheid fan 10 ° C / min.

3. Foto-elektroanenspektroskopie (XPS)

Photoelectron Spectroscopy (XPS), ek wol Chemical Analysis Electron Spectroscopy (ESCA) neamd, is in metoade foar gemyske oerflakanalyse. XPS kin de gemyske gearstalling fan 10nm fan it coating oerflak mjitte. Coat de HTOSP film en yndustry standert OSP film op ‘e koperen plaat, en dan gean troch 5 leadfrije reflows. XPS waard brûkt om de HTOSP-film te analysearjen foar en nei de reflow-behanneling. De yndustry-standert OSP film nei 5 leadfrije reflow waard ek analysearre troch XPS. It brûkte ynstrumint wie VGESCALABMarkII.

4. Troch gat solderability test

Gebrûk fan solderability test boards (STVs) foar troch-hole solderability testen. D’r binne yn totaal 10 solderability test board STV arrays (elke array hat 4 STVs) coated mei in film dikte fan likernôch 0.35μm, wêrfan 5 STV arrays binne bedekt mei HTOSP film, en de oare 5 STV arrays binne coated mei yndustry standert OSP film. Dan ûndergeane de coated STV’s in searje hege temperatuer, leadfrije reflow-behannelingen yn ‘e solder paste reflow oven. Eltse test betingst omfiemet 0, 1, 3, 5 of 7 opienfolgjende reflows. D’r binne 4 STV’s foar elk type film foar elke reflow-testbetingst. Nei it reflowproses wurde alle STV’s ferwurke foar hege temperatuer en leadfrije welle soldering. Troch-hole solderability kin wurde bepaald troch it ynspektearjen fan elke STV en it berekkenjen fan it oantal korrekt ynfolle troch-holes. It akseptearingskritearium foar trochgatten is dat it folle solder moat wurde ynfolle oan ‘e boppekant fan’ e plated troch gat of de boppeste râne fan ‘e trochgeande gat.