Az OSP film teljesítménye és jellemzése az ólommentes folyamatban PCB Másolás tábla

Az OSP (Organic Solderable Protective Protective Film – Organic Solderable Protective Film) kiváló forraszthatósága, egyszerű eljárása és alacsony költsége miatt a legjobb felületkezelési eljárásnak számít.

Ebben a cikkben termikus deszorpciós gázkromatográfiás tömegspektrometriát (TD-GC-MS), termogravimetriás analízist (TGA) és fotoelektron spektroszkópiát (XPS) használnak a magas hőmérsékletnek ellenálló OSP filmek új generációja hőállósági jellemzőinek elemzésére. A gázkromatográfiával a magas hőmérsékletnek ellenálló OSP film (HTOSP) kis molekulájú szerves komponenseit tesztelik, amelyek befolyásolják a forraszthatóságot. Ugyanakkor azt mutatja, hogy a magas hőmérsékletnek ellenálló OSP filmben az alkil-benzimidazol-HT nagyon csekély illékonyságú. A TGA adatok azt mutatják, hogy a HTOSP fólia lebomlási hőmérséklete magasabb, mint a jelenlegi ipari szabványos OSP fólia. Az XPS adatok azt mutatják, hogy a magas hőmérsékletű OSP 5 ólommentes visszafolyása után az oxigéntartalom csak körülbelül 1%-kal nőtt. A fenti fejlesztések közvetlenül kapcsolódnak az ipari ólommentes forraszthatóság követelményeihez.

Az OSP fóliát évek óta használják áramköri lapokban. Ez egy fémorganikus polimer film, amely azolvegyületek és átmeneti fémelemek, például réz és cink reakciójával jön létre. Számos tanulmány [1,2,3] feltárta az azolvegyületek korróziógátló mechanizmusát fémfelületeken. GPBrown [3] sikeresen szintetizálta a benzimidazolt, a rezet (II), a cinket (II) és a fémorganikus polimerek egyéb átmenetifém elemeit, és leírta a poli(benzimidazol-cink) kiváló magas hőmérséklet-állóságát a TGA jellemzőn keresztül. A GPBrown TGA adatai azt mutatják, hogy a poli(benzimidazol-cink) lebomlási hőmérséklete levegőben akár 400°C, nitrogénatmoszférában pedig 500°C, míg a poli(benzimidazol-réz) csak 250°C. . A nemrég kifejlesztett új HTOSP fólia a legjobb hőállóságú poli(benzimidazol-cink) kémiai tulajdonságain alapul.

Az OSP fólia főként fémorganikus polimerekből és a leválasztási folyamat során magával ragadó kis szerves molekulákból, például zsírsavakból és azolvegyületekből áll. A fémorganikus polimerek biztosítják az OSP szükséges korrózióállóságát, rézfelületi adhézióját és felületi keménységét. A fémorganikus polimer lebomlási hőmérsékletének magasabbnak kell lennie, mint az ólommentes forrasztóanyag olvadáspontja, hogy ellenálljon az ólommentes folyamatnak. Ellenkező esetben az OSP fólia ólommentes feldolgozás után lebomlik. Az OSP fólia lebomlási hőmérséklete nagymértékben függ a fémorganikus polimer hőállóságától. Egy másik fontos tényező, amely befolyásolja a réz oxidációs ellenállását, az azolvegyületek, például a benzimidazol és a fenil-imidazol illékonysága. Az OSP film kis molekulái az ólommentes visszafolyási folyamat során elpárolognak, ami befolyásolja a réz oxidációval szembeni ellenállását. A gázkromatográfia-tömegspektrometria (GC-MS), a termogravimetriás analízis (TGA) és a fotoelektron-spektroszkópia (XPS) felhasználható az OSP hőállóságának tudományos magyarázatára.

1. Gázkromatográfiás-tömegspektrometriás analízis

A vizsgált rézlemezeket bevontuk: a) új HTOSP fóliával; b) ipari szabványos OSP film; és c) egy másik ipari OSP film. Kaparjon le körülbelül 0.74-0.79 mg OSP filmet a rézlemezről. Ezek a bevonatos rézlemezek és a lekapart minták nem estek át reflow kezelésen. Ez a kísérlet H/P6890GC/MS műszert használ, és fecskendőt használ fecskendő nélkül. A fecskendő nélküli fecskendők közvetlenül deszorbeálhatják a szilárd mintákat a mintakamrában. A fecskendő nélküli fecskendő át tudja vinni a mintát a kis üvegcsőben a gázkromatográf bemenetéhez. A vivőgáz az illékony szerves vegyületeket folyamatosan a gázkromatográf-oszlopba gyűjtheti és elkülönítheti. Helyezze a mintát az oszlop tetejéhez közel, hogy a termikus deszorpció hatékonyan megismétlődhessen. Miután elegendő mintát deszorbeált, a gázkromatográfia működni kezdett. Ebben a kísérletben RestekRT-1 (0.25 mm x 30 m, filmvastagság 1.0 μm) gázkromatográfiás oszlopot használtunk. A gázkromatográfiás oszlop hőmérséklet-emelési programja: 35°C-on 2 perces melegítés után a hőmérséklet 325°C-ra kezd emelkedni, a melegítési sebesség 15°C/perc. A termikus deszorpció körülményei: 250°C-on 2 percig tartó melegítés után. Az elválasztott illékony szerves vegyületek tömeg/töltés arányát tömegspektrometriával detektáljuk 10-700 dalton tartományban. Minden kis szerves molekula retenciós idejét is rögzítjük.

2. Termogravimetriás elemzés (TGA)

Hasonlóképpen egy új HTOSP-fóliát, egy ipari szabványos OSP-fóliát és egy másik ipari OSP-fóliát vontak be a mintákra. Körülbelül 17.0 mg OSP filmet kapartunk le a rézlemezről anyagvizsgálati mintaként. A TGA-teszt előtt sem a minta, sem a film nem vethető alá semmilyen ólommentes visszafolyási kezelésnek. Használja a TA Instruments 2950TA-ját a TGA teszt elvégzéséhez nitrogénvédelem mellett. A munkahőmérsékletet 15 percig szobahőmérsékleten tartottuk, majd 700 °C/perc sebességgel 10 °C-ra emeltük.

3. Fotoelektron spektroszkópia (XPS)

A fotoelektronspektroszkópia (XPS), más néven kémiai elemzési elektronspektroszkópia (ESCA), egy kémiai felületelemzési módszer. Az XPS képes mérni a bevonat felületének 10 nm-es kémiai összetételét. Vonja be a HTOSP-fóliát és az ipari szabványos OSP-fóliát a rézlemezre, majd végezzen 5 ólommentes újrafolyatáson. XPS-t használtunk a HTOSP film elemzésére a reflow kezelés előtt és után. Az ipari szabványnak megfelelő OSP fóliát 5 ólommentes visszafolyás után az XPS is elemezte. A használt műszer a VGESCALABMarkII volt.

4. Forraszthatósági vizsgálat

Forraszthatósági tesztlapok (STV) használata az átmenő lyukak forraszthatóságának vizsgálatához. Összesen 10 forraszthatósági tesztlap STV tömb van (mindegyik tömbben 4 STV van), amelyek körülbelül 0.35 μm vastagságú filmmel vannak bevonva, ebből 5 STV tömb HTOSP fóliával van bevonva, a másik 5 STV tömb pedig ipari szabvánnyal van bevonva. OSP film. Ezután a bevonattal ellátott STV-k egy sor magas hőmérsékletű, ólommentes visszafolyási kezelésen esnek át a forrasztópaszta visszafolyató kemencében. Minden tesztfeltétel 0, 1, 3, 5 vagy 7 egymást követő újrafolyamatot tartalmaz. Minden egyes fóliatípushoz 4 STV tartozik minden egyes reflow vizsgálati körülményhez. Az újrafolyatás után minden STV-t magas hőmérsékletű és ólommentes hullámforrasztásra dolgoznak fel. Az átmenőfuratok forraszthatósága az egyes STV-k ellenőrzésével és a megfelelően kitöltött átmenő furatok számának kiszámításával határozható meg. Az átmenő furatok elfogadási feltétele, hogy a kitöltött forrasztóanyagot a lemezelt átmenőfurat tetejéig vagy az átmenőfurat felső széléig kell feltölteni.