Desempeño e caracterización da película OSP no proceso sen chumbo de PCB Taboleiro de copias

OSP (Organic Solderable Protective Film) considérase o mellor proceso de tratamento de superficie debido á súa excelente soldabilidade, proceso sinxelo e baixo custo.

Neste traballo, utilízanse a desorción térmica-cromatografía de gases-espectrometría de masas (TD-GC-MS), análise termogravimétrica (TGA) e espectroscopia fotoelectrónica (XPS) para analizar as características de resistencia á calor dunha nova xeración de películas OSP resistentes a altas temperaturas. A cromatografía de gases proba os pequenos compoñentes orgánicos moleculares da película OSP resistente a altas temperaturas (HTOSP) que afectan á soldabilidade. Ao mesmo tempo, mostra que o alquilbenzimidazol-HT na película OSP resistente a altas temperaturas ten moi pouca volatilidade. Os datos da TGA mostran que a película HTOSP ten unha temperatura de degradación máis alta que a película OSP estándar da industria actual. Os datos XPS mostran que despois de 5 refluxos sen chumbo de OSP a alta temperatura, o contido de osíxeno só aumentou un 1%. As melloras anteriores están directamente relacionadas cos requisitos de soldabilidade industrial sen chumbo.

A película OSP utilízase en placas de circuíto durante moitos anos. É unha película de polímero organometálico formada pola reacción de compostos azol con elementos de metais de transición, como cobre e cinc. Moitos estudos [1,2,3] revelaron o mecanismo de inhibición da corrosión dos compostos azoles en superficies metálicas. GPBrown [3] sintetizou con éxito benzimidazol, cobre (II), cinc (II) e outros elementos de metais de transición de polímeros organometálicos, e describiu a excelente resistencia a altas temperaturas do poli(benzimidazol-zinc) a través da característica TGA. Os datos TGA de GPBrown mostran que a temperatura de degradación do poli(benzimidazol-zinc) é de 400 °C no aire e 500 °C nunha atmosfera de nitróxeno, mentres que a temperatura de degradación do poli(benzimidazol-cobre) é de só 250 °C. . A nova película HTOSP desenvolvida recentemente baséase nas propiedades químicas do poli(benzimidazol-zinc), que ten a mellor resistencia á calor.

A película OSP está composta principalmente por polímeros organometálicos e pequenas moléculas orgánicas arrastradas durante o proceso de deposición, como ácidos graxos e compostos azoles. Os polímeros organometálicos proporcionan a resistencia á corrosión necesaria, a adhesión á superficie do cobre e a dureza superficial do OSP. A temperatura de degradación do polímero organometálico debe ser superior ao punto de fusión da soldadura sen chumbo para soportar o proceso sen chumbo. En caso contrario, a película OSP degradarase despois de ser procesada por un proceso sen chumbo. A temperatura de degradación da película OSP depende en gran medida da resistencia á calor do polímero organometálico. Outro factor importante que afecta á resistencia á oxidación do cobre é a volatilidade dos compostos azol, como o benzimidazol e o fenilimidazol. As pequenas moléculas da película OSP evaporaranse durante o proceso de refluxo sen chumbo, o que afectará a resistencia á oxidación do cobre. A cromatografía de gases e espectrometría de masas (GC-MS), a análise termogravimétrica (TGA) e a espectroscopía fotoelectrónica (XPS) pódense utilizar para explicar cientificamente a resistencia á calor do OSP.

1. Análise por cromatografía de gases-espectrometría de masas

As placas de cobre ensaiadas foron recubertas con: a) unha nova película HTOSP; b) unha película OSP estándar da industria; e c) outra película OSP industrial. Raspe uns 0.74-0.79 mg de película OSP da placa de cobre. Estas placas de cobre recubertas e as mostras raspadas non sufriron ningún tratamento de refluxo. Este experimento usa o instrumento H/P6890GC/MS e usa xiringa sen xiringa. As xeringas sen xiringas poden desorber directamente mostras sólidas na cámara de mostra. A xiringa sen xiringa pode transferir a mostra no pequeno tubo de vidro á entrada do cromatógrafo de gases. O gas portador pode levar continuamente os compostos orgánicos volátiles á columna do cromatógrafo de gases para a súa recollida e separación. Coloque a mostra preto da parte superior da columna para que a desorción térmica se poida repetir eficazmente. Despois de desorber suficientes mostras, a cromatografía de gases comezou a funcionar. Neste experimento, utilizouse unha columna de cromatografía de gases RestekRT-1 (0.25 mmid × 30 m, espesor de película de 1.0 μm). O programa de aumento da temperatura da columna de cromatografía de gases: despois de quentar a 35 °C durante 2 minutos, a temperatura comeza a subir a 325 °C e a velocidade de quecemento é de 15 °C/min. As condicións de desorción térmica son: despois de quentar a 250 °C durante 2 minutos. A relación masa/carga dos compostos orgánicos volátiles separados detéctase mediante espectrometría de masas no intervalo de 10-700 daltons. Tamén se rexistra o tempo de retención de todas as pequenas moléculas orgánicas.

2. Análise termogravimétrica (TGA)

Do mesmo xeito, unha nova película HTOSP, unha película OSP estándar da industria e outra película OSP industrial foron revestidas nas mostras. Aproximadamente 17.0 mg de película OSP foron raspadas da placa de cobre como mostra de proba de material. Antes da proba de TGA, nin a mostra nin a película poden someterse a ningún tratamento de refluxo sen chumbo. Use o 2950TA de TA Instruments para realizar a proba de TGA baixo protección de nitróxeno. A temperatura de traballo mantívose a temperatura ambiente durante 15 minutos, e despois aumentouse a 700 °C a unha velocidade de 10 °C/min.

3. Espectroscopia de fotoelectróns (XPS)

A espectroscopia de fotoelectróns (XPS), tamén coñecida como espectroscopia electrónica de análise química (ESCA), é un método de análise de superficies químicas. XPS pode medir a composición química de 10 nm da superficie do revestimento. Cubra a película HTOSP e a película OSP estándar da industria na placa de cobre e, a continuación, pase por 5 refluxos sen chumbo. Utilizouse XPS para analizar a película HTOSP antes e despois do tratamento de refluxo. XPS tamén analizou a película OSP estándar da industria despois de 5 refluxo sen chumbo. O instrumento utilizado foi VGESCALABMarkII.

4. Proba de soldabilidade do burato pasante

Usando placas de proba de soldabilidade (STV) para probas de soldabilidade de orificios pasantes. Hai un total de 10 matrices STV de placas de proba de soldabilidade (cada matriz ten 4 STV) recubertas cun espesor de película duns 0.35 μm, das cales 5 matrices STV están recubertas con película HTOSP e as outras 5 matrices STV están recubertas co estándar da industria. Película OSP. Despois, os STV revestidos son sometidos a unha serie de tratamentos de refluxo sen chumbo a alta temperatura no forno de refluxo de pasta de soldadura. Cada condición de proba inclúe 0, 1, 3, 5 ou 7 refluxos consecutivos. Hai 4 STV para cada tipo de película para cada condición de proba de refluxo. Despois do proceso de refluxo, todos os STV son procesados ​​para soldar por ondas sen chumbo e a alta temperatura. A soldabilidade dos orificios pasantes pódese determinar inspeccionando cada STV e calculando o número de orificios pasantes correctamente cubertos. O criterio de aceptación para os buracos pasantes é que a soldadura chea debe encherse ata a parte superior do buraco pasante chapado ou o bordo superior do burato pasante.