लीड-मुक्त प्रक्रिया में ओएसपी फिल्म का प्रदर्शन और विशेषता पीसीबी कॉपी बोर्ड

ओएसपी (ऑर्गेनिक सोल्डरेबल प्रोटेक्टिव फिल्म) को इसकी उत्कृष्ट सोल्डरेबिलिटी, सरल प्रक्रिया और कम लागत के कारण सबसे अच्छी सतह उपचार प्रक्रिया माना जाता है।

इस पत्र में, उच्च तापमान प्रतिरोधी ओएसपी फिल्मों की एक नई पीढ़ी की गर्मी प्रतिरोध विशेषताओं का विश्लेषण करने के लिए थर्मल डिसोर्शन-गैस क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (टीडी-जीसी-एमएस), थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (टीजीए) और फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) का उपयोग किया जाता है। गैस क्रोमैटोग्राफी उच्च तापमान प्रतिरोधी ओएसपी फिल्म (एचटीओएसपी) में छोटे आणविक कार्बनिक घटकों का परीक्षण करती है जो सोल्डरेबिलिटी को प्रभावित करती है। साथ ही, यह दर्शाता है कि उच्च तापमान प्रतिरोधी ओएसपी फिल्म में अल्किलबेन्ज़िमिडाज़ोल-एचटी में बहुत कम अस्थिरता होती है। टीजीए डेटा से पता चलता है कि एचटीओएसपी फिल्म में मौजूदा उद्योग मानक ओएसपी फिल्म की तुलना में उच्च गिरावट तापमान है। एक्सपीएस डेटा से पता चलता है कि उच्च तापमान ओएसपी के 5 लीड-फ्री रिफ्लो के बाद, ऑक्सीजन सामग्री में केवल 1% की वृद्धि हुई। उपरोक्त सुधार सीधे औद्योगिक सीसा रहित सोल्डरेबिलिटी की आवश्यकताओं से संबंधित हैं।

ओएसपी फिल्म का इस्तेमाल कई सालों से सर्किट बोर्ड में किया जा रहा है। यह तांबे और जस्ता जैसे संक्रमण धातु तत्वों के साथ एज़ोल यौगिकों की प्रतिक्रिया से गठित एक ऑर्गोमेटेलिक बहुलक फिल्म है। कई अध्ययनों [1,2,3] ने धातु की सतहों पर एज़ोल यौगिकों के संक्षारण अवरोध तंत्र का खुलासा किया है। GPBrown [3] ने सफलतापूर्वक बेंज़िमिडाज़ोल, कॉपर (II), जिंक (II) और ऑर्गोमेटेलिक पॉलिमर के अन्य संक्रमण धातु तत्वों को संश्लेषित किया, और TGA विशेषता के माध्यम से पॉली (बेंजिमिडाज़ोल-जिंक) के उत्कृष्ट उच्च तापमान प्रतिरोध का वर्णन किया। GPBrown के TGA डेटा से पता चलता है कि पॉली (बेंजिमिडाज़ोल-जिंक) का क्षरण तापमान हवा में 400 ° C और नाइट्रोजन वातावरण में 500 ° C जितना अधिक होता है, जबकि पॉली (बेंजिमिडाज़ोल-कॉपर) का क्षरण तापमान केवल 250 ° C होता है। . हाल ही में विकसित नई एचटीओएसपी फिल्म पॉली (बेंजिमिडाजोल-जिंक) के रासायनिक गुणों पर आधारित है, जिसमें सबसे अच्छा गर्मी प्रतिरोध है।

OSP फिल्म मुख्य रूप से ऑर्गोमेटेलिक पॉलिमर और छोटे कार्बनिक अणुओं से बनी होती है, जो फैटी एसिड और एज़ोल यौगिकों जैसे जमाव प्रक्रिया के दौरान प्रवेश करते हैं। Organometallic पॉलिमर आवश्यक संक्षारण प्रतिरोध, तांबे की सतह आसंजन, और OSP की सतह कठोरता प्रदान करते हैं। ऑर्गोमेटेलिक पॉलीमर का गिरावट तापमान सीसा रहित सोल्डर के गलनांक से अधिक होना चाहिए ताकि सीसा रहित प्रक्रिया का सामना किया जा सके। अन्यथा, सीसा रहित प्रक्रिया द्वारा संसाधित किए जाने के बाद OSP फिल्म ख़राब हो जाएगी। ओएसपी फिल्म का क्षरण तापमान काफी हद तक ऑर्गोमेटेलिक पॉलीमर के गर्मी प्रतिरोध पर निर्भर करता है। एक अन्य महत्वपूर्ण कारक जो तांबे के ऑक्सीकरण प्रतिरोध को प्रभावित करता है, वह है एज़ोल यौगिकों की अस्थिरता, जैसे कि बेंज़िमिडाज़ोल और फेनिलिमिडाज़ोल। ओएसपी फिल्म के छोटे अणु सीसा रहित रिफ्लो प्रक्रिया के दौरान वाष्पित हो जाएंगे, जो तांबे के ऑक्सीकरण प्रतिरोध को प्रभावित करेगा। गैस क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री (जीसी-एमएस), थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (टीजीए) और फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) का उपयोग वैज्ञानिक रूप से ओएसपी के गर्मी प्रतिरोध को समझाने के लिए किया जा सकता है।

1. Gas chromatography-mass spectrometry analysis

परीक्षण की गई तांबे की प्लेटों के साथ लेपित किया गया था: ए) एक नई एचटीओएसपी फिल्म; बी) एक उद्योग मानक ओएसपी फिल्म; और ग) एक अन्य औद्योगिक ओएसपी फिल्म। तांबे की प्लेट से लगभग 0.74-0.79 मिलीग्राम ओएसपी फिल्म को खुरचें। इन लेपित तांबे की प्लेटों और स्क्रैप किए गए नमूनों में कोई रिफ्लो उपचार नहीं हुआ है। यह प्रयोग H/P6890GC/MS उपकरण का उपयोग करता है, और सिरिंज के बिना सिरिंज का उपयोग करता है। सिरिंज मुक्त सीरिंज सीधे नमूना कक्ष में ठोस नमूनों को हटा सकते हैं। सिरिंज के बिना सिरिंज छोटे ग्लास ट्यूब में नमूने को गैस क्रोमैटोग्राफ के इनलेट में स्थानांतरित कर सकता है। वाहक गैस लगातार वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों को संग्रह और पृथक्करण के लिए गैस क्रोमैटोग्राफ कॉलम में ला सकती है। नमूना को स्तंभ के शीर्ष के करीब रखें ताकि थर्मल desorption को प्रभावी ढंग से दोहराया जा सके। पर्याप्त नमूनों के निर्जलित होने के बाद, गैस क्रोमैटोग्राफी ने काम करना शुरू कर दिया। इस प्रयोग में, एक RestekRT-1 (0.25mmid×30m, 1.0μm की फिल्म मोटाई) गैस क्रोमैटोग्राफी कॉलम का उपयोग किया गया था। गैस क्रोमैटोग्राफी कॉलम का तापमान वृद्धि कार्यक्रम: 35 मिनट के लिए 2 डिग्री सेल्सियस पर गर्म करने के बाद, तापमान 325 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ना शुरू हो जाता है, और हीटिंग दर 15 डिग्री सेल्सियस/मिनट हो जाती है। ऊष्मीय विशोषण की स्थितियाँ हैं: 250 मिनट के लिए 2 डिग्री सेल्सियस पर गर्म करने के बाद। अलग किए गए वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों के द्रव्यमान/आवेश अनुपात का पता मास स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा 10-700daltons की सीमा में लगाया जाता है। सभी छोटे कार्बनिक अणुओं का अवधारण समय भी दर्ज किया जाता है।

2. थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण (टीजीए)

इसी तरह, एक नई एचटीओएसपी फिल्म, एक उद्योग मानक ओएसपी फिल्म, और एक अन्य औद्योगिक ओएसपी फिल्म को नमूनों पर लेपित किया गया था। सामग्री परीक्षण नमूने के रूप में तांबे की प्लेट से लगभग 17.0 मिलीग्राम ओएसपी फिल्म को स्क्रैप किया गया था। टीजीए परीक्षण से पहले, न तो नमूना और न ही फिल्म किसी भी सीसा रहित रिफ्लो उपचार से गुजर सकती है। नाइट्रोजन संरक्षण के तहत टीजीए परीक्षण करने के लिए टीए इंस्ट्रूमेंट्स ‘2950TA का उपयोग करें। काम करने का तापमान 15 मिनट के लिए कमरे के तापमान पर रखा गया था, और फिर 700 डिग्री सेल्सियस / मिनट की दर से बढ़कर 10 डिग्री सेल्सियस हो गया।

3. फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस)

Photoelectron Spectroscopy (XPS), also known as Chemical Analysis Electron Spectroscopy (ESCA), is a chemical surface analysis method. XPS can measure the 10nm chemical composition of the coating surface. Coat the HTOSP film and industry standard OSP film on the copper plate, and then go through 5 lead-free reflows. XPS was used to analyze the HTOSP film before and after the reflow treatment. The industry-standard OSP film after 5 lead-free reflow was also analyzed by XPS. The instrument used was VGESCALABMarkII.

4. छेद सोल्डरेबिलिटी टेस्ट के माध्यम से

थ्रू-होल सोल्डरेबिलिटी परीक्षण के लिए सोल्डरेबिलिटी टेस्ट बोर्ड (एसटीवी) का उपयोग करना। कुल 10 सोल्डरेबिलिटी टेस्ट बोर्ड एसटीवी एरेज़ (प्रत्येक एरे में 4 एसटीवी हैं) लगभग 0.35μm की फिल्म मोटाई के साथ लेपित हैं, जिनमें से 5 एसटीवी एरे एचटीओएसपी फिल्म के साथ लेपित हैं, और अन्य 5 एसटीवी एरे उद्योग मानक के साथ लेपित हैं। ओएसपी फिल्म। फिर, लेपित एसटीवी सोल्डर पेस्ट रिफ्लो ओवन में उच्च तापमान, सीसा रहित रिफ्लो उपचार की एक श्रृंखला से गुजरते हैं। प्रत्येक परीक्षण स्थिति में 0, 1, 3, 5 या 7 लगातार रिफ्लो शामिल हैं। प्रत्येक रिफ्लो परीक्षण स्थिति के लिए प्रत्येक प्रकार की फिल्म के लिए 4 एसटीवी हैं। रिफ्लो प्रक्रिया के बाद, सभी एसटीवी को उच्च तापमान और सीसा रहित वेव सोल्डरिंग के लिए संसाधित किया जाता है। थ्रू-होल सोल्डरेबिलिटी को प्रत्येक एसटीवी का निरीक्षण करके और सही ढंग से भरे हुए थ्रू-होल की संख्या की गणना करके निर्धारित किया जा सकता है। छेद के माध्यम से स्वीकृति मानदंड यह है कि भरे हुए सोल्डर को छेद के माध्यम से या छेद के ऊपरी किनारे के माध्यम से चढ़ाया जाना चाहिए।