OSP ფილმის შესრულება და დახასიათება ტყვიის გარეშე პროცესში PCB კოპირება დაფა

OSP (Organic Solderable Protective Film) ითვლება ზედაპირული დამუშავების საუკეთესო პროცესად მისი შესანიშნავი შედუღების, მარტივი პროცესისა და დაბალი ღირებულების გამო.

ამ ნაშრომში, თერმული დეზორბცია-გაზის ქრომატოგრაფია-მასპექტრომეტრია (TD-GC-MS), თერმოგრავიმეტრიული ანალიზი (TGA) და ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპია (XPS) გამოიყენება ახალი თაობის მაღალი ტემპერატურის რეზისტენტული OSP ფილმების სითბოს წინააღმდეგობის მახასიათებლების გასაანალიზებლად. გაზის ქრომატოგრაფია ამოწმებს მცირე მოლეკულურ ორგანულ კომპონენტებს მაღალ ტემპერატურაზე რეზისტენტულ OSP ფილმში (HTOSP), რომლებიც გავლენას ახდენენ შედუღებაზე. ამავდროულად, ის აჩვენებს, რომ ალკილბენზიმიდაზოლ-HT მაღალი ტემპერატურის რეზისტენტული OSP ფილმში ძალიან მცირე არასტაბილურობაა. TGA მონაცემები აჩვენებს, რომ HTOSP ფილმს აქვს უფრო მაღალი დეგრადაციის ტემპერატურა, ვიდრე მიმდინარე ინდუსტრიის სტანდარტის OSP ფილმი. XPS-ის მონაცემები აჩვენებს, რომ მაღალი ტემპერატურის OSP-ის 5 ტყვიის გარეშე შემოდინების შემდეგ, ჟანგბადის შემცველობა მხოლოდ 1%-ით გაიზარდა. ზემოაღნიშნული გაუმჯობესებები პირდაპირ კავშირშია სამრეწველო ტყვიის გარეშე შედუღების მოთხოვნებთან.

OSP ფილმი მრავალი წლის განმავლობაში გამოიყენება მიკროსქემის დაფებში. ეს არის ორგანული მეტალის პოლიმერული ფილმი, რომელიც წარმოიქმნება აზოლის ნაერთების რეაქციით გარდამავალი ლითონის ელემენტებთან, როგორიცაა სპილენძი და თუთია. მრავალმა კვლევამ [1,2,3] გამოავლინა აზოლის ნაერთების კოროზიის დათრგუნვის მექანიზმი ლითონის ზედაპირებზე. GPBrown-მა [3] წარმატებით მოახდინა ბენზიმიდაზოლის, სპილენძის (II), თუთიის (II) და ორგანული პოლიმერების გარდამავალი ლითონის ელემენტების სინთეზირება და აღწერა პოლი(ბენზიმიდაზოლ-თუთია) შესანიშნავი მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა TGA მახასიათებლის მეშვეობით. GPBrown-ის TGA მონაცემები აჩვენებს, რომ პოლი(ბენზიმიდაზოლ-თუთია) დეგრადაციის ტემპერატურა ჰაერში 400°C-ია და აზოტის ატმოსფეროში 500°C, ხოლო პოლი(ბენზიმიდაზოლ-სპილენძის) დეგრადაციის ტემპერატურა მხოლოდ 250°C-ია. . ახლახან შემუშავებული ახალი HTOSP ფილმი ეფუძნება პოლი(ბენზიმიდაზოლ-თუთიის) ქიმიურ თვისებებს, რომელსაც აქვს საუკეთესო სითბოს წინააღმდეგობა.

OSP ფილმი ძირითადად შედგება ორგანული მეტალის პოლიმერებისა და მცირე ორგანული მოლეკულებისგან, რომლებიც შედიან დეპონირების პროცესში, როგორიცაა ცხიმოვანი მჟავები და აზოლური ნაერთები. ორგანომეტალური პოლიმერები უზრუნველყოფენ კოროზიის აუცილებელ წინააღმდეგობას, სპილენძის ზედაპირის ადჰეზიას და OSP-ის ზედაპირის სიმტკიცეს. ორგანული მეტალის პოლიმერის დეგრადაციის ტემპერატურა უნდა იყოს უფრო მაღალი ვიდრე უტყვიო შედუღების დნობის წერტილი, რათა გაუძლოს უტყვიო პროცესს. წინააღმდეგ შემთხვევაში, OSP ფილმი დაიშლება უტყვი პროცესით დამუშავების შემდეგ. OSP ფილმის დეგრადაციის ტემპერატურა დიდწილად დამოკიდებულია ორგანული მეტალის პოლიმერის სითბოს წინააღმდეგობაზე. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს სპილენძის დაჟანგვის წინააღმდეგობაზე, არის აზოლური ნაერთების არასტაბილურობა, როგორიცაა ბენზიმიდაზოლი და ფენილიმიდაზოლი. OSP ფილმის მცირე მოლეკულები აორთქლდება ტყვიის გარეშე გადინების პროცესის დროს, რაც გავლენას მოახდენს სპილენძის დაჟანგვის წინააღმდეგობაზე. გაზის ქრომატოგრაფია-მასპექტრომეტრია (GC-MS), თერმოგრავიმეტრიული ანალიზი (TGA) და ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპია (XPS) შეიძლება გამოყენებულ იქნას OSP-ის სითბოს წინააღმდეგობის მეცნიერულად ასახსნელად.

1. გაზის ქრომატოგრაფია-მასპექტრომეტრიული ანალიზი

შემოწმებული სპილენძის ფირფიტები დაფარული იყო: ა) ახალი HTOSP ფილმით; ბ) ინდუსტრიის სტანდარტის OSP ფილმი; და გ) სხვა სამრეწველო OSP ფილმი. ამოიღეთ დაახლოებით 0.74-0.79 მგ OSP ფილმი სპილენძის ფირფიტიდან. ეს დაფარული სპილენძის ფირფიტები და გახეხილი ნიმუშები არ განხორციელებულა რაიმე ხელახალი დამუშავება. ეს ექსპერიმენტი იყენებს H/P6890GC/MS ინსტრუმენტს და იყენებს შპრიცს შპრიცის გარეშე. შპრიცისგან თავისუფალ შპრიცებს შეუძლიათ პირდაპირ შთანთქას მყარი ნიმუშები სინჯის პალატაში. შპრიცის გარეშე შპრიცს შეუძლია ნიმუშის გადატანა პატარა მინის მილში გაზის ქრომატოგრაფის შესასვლელში. გადამზიდავ გაზს შეუძლია მუდმივად მიიტანოს აქროლადი ორგანული ნაერთები გაზის ქრომატოგრაფის სვეტში შეგროვებისა და გამოყოფისთვის. მოათავსეთ ნიმუში სვეტის ზედა ნაწილთან ახლოს ისე, რომ თერმული დეზორბცია ეფექტურად განმეორდეს. საკმარისი რაოდენობის ნიმუშების დეზორბაციის შემდეგ, გაზის ქრომატოგრაფიმ დაიწყო მუშაობა. ამ ექსპერიმენტში გამოყენებული იქნა RestekRT-1 (0.25mmid×30m, ფირის სისქე 1.0μm) გაზის ქრომატოგრაფიის სვეტი. გაზის ქრომატოგრაფიის სვეტის ტემპერატურის აწევის პროგრამა: 35°C-ზე 2 წუთის განმავლობაში გაცხელების შემდეგ, ტემპერატურა იწყებს აწევას 325°C-მდე, ხოლო გათბობის სიჩქარეა 15°C/წთ. თერმული დეზორბციის პირობებია: 250°C-ზე გაცხელების შემდეგ 2 წუთის განმავლობაში. გამოყოფილი აქროლადი ორგანული ნაერთების მასა/მუხტის თანაფარდობა გამოვლენილია მასის სპექტრომეტრიით 10-700 დალტონების დიაპაზონში. ასევე აღირიცხება ყველა მცირე ორგანული მოლეკულის შეკავების დრო.

2. თერმოგრავიმეტრული ანალიზი (TGA)

ანალოგიურად, ნიმუშებზე დაფარული იყო ახალი HTOSP ფილმი, ინდუსტრიის სტანდარტის OSP ფილმი და სხვა ინდუსტრიული OSP ფილმი. დაახლოებით 17.0 მგ OSP ფილმი იყო გამოფხეკილი სპილენძის ფირფიტიდან, როგორც მასალის ტესტის ნიმუში. TGA ტესტის დაწყებამდე არც ნიმუში და არც ფილმი არ შეიძლება გაიაროს ტყვიის გარეშე გადამუშავება. გამოიყენეთ TA Instruments’ 2950TA TGA ტესტის შესასრულებლად აზოტის დაცვის ქვეშ. სამუშაო ტემპერატურა ინახება ოთახის ტემპერატურაზე 15 წუთის განმავლობაში, შემდეგ კი გაიზარდა 700°C-მდე 10°C/წთ სიჩქარით.

3. ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპია (XPS)

ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპია (XPS), ასევე ცნობილი როგორც ქიმიური ანალიზის ელექტრონული სპექტროსკოპია (ESCA), არის ზედაპირის ქიმიური ანალიზის მეთოდი. XPS-ს შეუძლია გაზომოს საფარის ზედაპირის 10 ნმ ქიმიური შემადგენლობა. დააფარეთ HTOSP ფილმი და ინდუსტრიის სტანდარტული OSP ფილმი სპილენძის ფირფიტაზე და შემდეგ გაიარეთ 5 ტყვიის გარეშე გადატანა. XPS გამოიყენებოდა HTOSP ფილმის გასაანალიზებლად ხელახალი დამუშავების დაწყებამდე და შემდეგ. ინდუსტრიის სტანდარტული OSP ფილმი 5 ტყვიის გარეშე გადასვლის შემდეგ ასევე გაანალიზდა XPS-ის მიერ. გამოყენებული ინსტრუმენტი იყო VGESCALABMarkII.

4. ხვრელით შედუღების ტესტი

შედუღების ტესტის დაფების (STV) გამოყენება ხვრელების შედუღების შესამოწმებლად. სულ არის 10 შედუღების ტესტის დაფის STV მასივი (თითოეულ მასივს აქვს 4 STV), დაფარული ფილმის სისქით დაახლოებით 0.35 μm, რომელთაგან 5 STV მასივი დაფარულია HTOSP ფილმით, ხოლო დანარჩენი 5 STV მასივი დაფარულია ინდუსტრიის სტანდარტით. OSP ფილმი. შემდეგ, დაფარული STV-ები გადიან მაღალტემპერატურულ, ტყვიის გარეშე დამუშავების რიგს შედუღების პასტის გადამუშავების ღუმელში. თითოეული ტესტის პირობა მოიცავს 0, 1, 3, 5 ან 7 ზედიზედ გადატანას. არსებობს 4 STV თითოეული ტიპის ფილმისთვის, თითოეული ხელახალი ტესტირების პირობებისთვის. გადამუშავების პროცესის შემდეგ, ყველა STV მუშავდება მაღალი ტემპერატურისა და ტყვიის გარეშე ტალღის შედუღებისთვის. ხვრელების მეშვეობით შედუღება შეიძლება განისაზღვროს თითოეული STV შემოწმებით და სწორად შევსებული ხვრელების რაოდენობის გაანგარიშებით. გამჭოლი ხვრელების მიღების კრიტერიუმი არის ის, რომ შევსებული სამაგრი უნდა იყოს შევსებული მოოქროვილი ხვრელის ზევით ან ნახვრეტის ზედა კიდემდე.