ការសម្តែងនិងលក្ខណៈនៃខ្សែភាពយន្ត OSP នៅក្នុងដំណើរការគ្មានការនាំមុខនៃ PCB បន្ទះចម្លង

OSP (Organic Solderable Protective Film) ត្រូវបានចាត់ទុកថាជាដំណើរការព្យាបាលលើផ្ទៃដ៏ល្អបំផុតដោយសារតែភាពរលាយល្អ ដំណើរការសាមញ្ញ និងតម្លៃទាប។

នៅក្នុងក្រដាសនេះ ការវិភាគកម្ដៅ-ឧស្ម័ន chromatography-mass spectrometry (TD-GC-MS) ការវិភាគ thermogravimetric (TGA) និង photoelectron spectroscopy (XPS) ត្រូវបានប្រើដើម្បីវិភាគលក្ខណៈធន់នឹងកំដៅនៃជំនាន់ថ្មីនៃខ្សែភាពយន្ត OSP ដែលធន់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ Gas chromatography សាកល្បងសមាសធាតុសរីរាង្គម៉ូលេគុលតូចៗនៅក្នុងខ្សែភាពយន្ត OSP ដែលធន់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (HTOSP) ដែលប៉ះពាល់ដល់ភាពងាយរលាយ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះវាបង្ហាញថា alkylbenzimidazole-HT នៅក្នុងខ្សែភាពយន្ត OSP ធន់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់មានភាពប្រែប្រួលតិចតួចណាស់។ ទិន្នន័យ TGA បង្ហាញថាខ្សែភាពយន្ត HTOSP មានសីតុណ្ហភាពរិចរិលខ្ពស់ជាងស្តង់ដារឧស្សាហកម្ម OSP បច្ចុប្បន្ន។ ទិន្នន័យ XPS បង្ហាញថាបន្ទាប់ពី 5 លំហូរឡើងវិញដោយគ្មានសារធាតុនាំមុខនៃ OSP សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ មាតិកាអុកស៊ីសែនបានកើនឡើងត្រឹមតែ 1% ប៉ុណ្ណោះ។ ការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងខាងលើគឺទាក់ទងដោយផ្ទាល់ទៅនឹងតម្រូវការនៃការ solderability ដោយគ្មានសំណឧស្សាហកម្ម។

ខ្សែភាពយន្ត OSP ត្រូវបានប្រើប្រាស់នៅក្នុងបន្ទះសៀគ្វីអស់រយៈពេលជាច្រើនឆ្នាំ។ វាគឺជាខ្សែភាពយន្តវត្ថុធាតុ polymer សរីរាង្គដែលបង្កើតឡើងដោយប្រតិកម្មនៃសមាសធាតុ azole ជាមួយនឹងធាតុលោហៈផ្លាស់ប្តូរដូចជាទង់ដែង និងស័ង្កសី។ ការសិក្សាជាច្រើន [1,2,3] បានបង្ហាញយន្តការរារាំងការ corrosion នៃសមាសធាតុ azole នៅលើផ្ទៃលោហៈ។ GPBrown [3] សំយោគ benzimidazole, ទង់ដែង (II), ស័ង្កសី (II) និងធាតុលោហៈផ្លាស់ប្តូរផ្សេងទៀតនៃសារធាតុប៉ូលីម៊ែរលីក និងបានពិពណ៌នាអំពីភាពធន់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដ៏ល្អនៃប៉ូលី (benzimidazole-zinc) តាមរយៈលក្ខណៈ TGA ។ ទិន្នន័យ TGA របស់ GPBrown បង្ហាញថាសីតុណ្ហភាព degradation នៃ poly (benzimidazole-zinc) គឺខ្ពស់រហូតដល់ 400°C នៅលើអាកាស និង 500°C នៅក្នុងបរិយាកាសអាសូត ខណៈដែលសីតុណ្ហភាព degradation នៃ poly (benzimidazole-copper) គឺត្រឹមតែ 250°C ប៉ុណ្ណោះ។ . ខ្សែភាពយន្ត HTOSP ថ្មីដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងថ្មីៗនេះគឺផ្អែកលើលក្ខណៈសម្បត្តិគីមីនៃសារធាតុ poly (benzimidazole-zinc) ដែលមានភាពធន់ទ្រាំកំដៅល្អបំផុត។

ខ្សែភាពយន្ត OSP ត្រូវបានផ្សំឡើងជាចម្បងនៃសារធាតុប៉ូលីម៊ែលសរីរាង្គ និងម៉ូលេគុលសរីរាង្គតូចៗដែលត្រូវបានបញ្ចូលក្នុងកំឡុងដំណើរការនៃការបញ្ចេញទឹក ដូចជាអាស៊ីតខ្លាញ់ និងសមាសធាតុ azole ។ សារធាតុប៉ូលីម៊ែរសរីរាង្គផ្តល់នូវភាពធន់នឹងច្រេះ ភាពស្អិតលើផ្ទៃទង់ដែង និងភាពរឹងនៃផ្ទៃរបស់ OSP ។ សីតុណ្ហភាពនៃការរិចរិលនៃវត្ថុធាតុ polymer សរីរាង្គត្រូវតែខ្ពស់ជាងចំណុចរលាយនៃ solder គ្មានសំណ ដើម្បីទប់ទល់នឹងដំណើរការគ្មានជាតិសំណ។ បើមិនដូច្នេះទេ ខ្សែភាពយន្ត OSP នឹងថយចុះបន្ទាប់ពីដំណើរការដោយដំណើរការគ្មានសារធាតុនាំមុខ។ សីតុណ្ហភាពនៃការរិចរិលនៃខ្សែភាពយន្ត OSP ភាគច្រើនអាស្រ័យទៅលើភាពធន់ទ្រាំកំដៅនៃវត្ថុធាតុ polymer សរីរាង្គ។ កត្តាសំខាន់មួយទៀតដែលប៉ះពាល់ដល់ភាពធន់ទ្រាំអុកស៊ីតកម្មនៃទង់ដែងគឺភាពប្រែប្រួលនៃសមាសធាតុ azole ដូចជា benzimidazole និង phenylimidazole ។ ម៉ូលេគុលតូចៗនៃខ្សែភាពយន្ត OSP នឹងហួតក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ reflow ដោយគ្មានសារធាតុនាំមុខ ដែលនឹងប៉ះពាល់ដល់ភាពធន់ទ្រាំអុកស៊ីតកម្មនៃទង់ដែង។ Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), thermogravimetric analysis (TGA) និង photoelectron spectroscopy (XPS) អាច​ត្រូវ​បាន​ប្រើ​ដើម្បី​ពន្យល់​បែប​វិទ្យាសាស្ត្រ​អំពី​ភាព​ធន់​នឹង​កម្ដៅ​របស់ OSP។

1. ការវិភាគឧស្ម័នក្រូម៉ាតូក្រាម-ម៉ាស់

បន្ទះស្ពាន់ដែលត្រូវបានសាកល្បងត្រូវបានស្រោបដោយ៖ ក) ខ្សែភាពយន្ត HTOSP ថ្មីមួយ។ ខ) ខ្សែភាពយន្ត OSP ស្តង់ដារឧស្សាហកម្ម; និង c) ខ្សែភាពយន្ត OSP ឧស្សាហកម្មមួយផ្សេងទៀត។ កោសប្រហែល 0.74-0.79 មីលីក្រាមនៃខ្សែភាពយន្ត OSP ពីចានស្ពាន់។ ចានទង់ដែងដែលស្រោបទាំងនេះ និងសំណាកដែលខ្ចាត់ខ្ចាយ មិនបានឆ្លងកាត់ការកែច្នៃឡើងវិញណាមួយឡើយ។ ការពិសោធន៍នេះប្រើឧបករណ៍ H/P6890GC/MS ហើយប្រើសឺរាុំងដោយគ្មានសឺរាុំង។ សឺរាុំងដែលគ្មានសឺរាុំងអាចរំលាយសំណាករឹងដោយផ្ទាល់នៅក្នុងអង្គជំនុំជម្រះសំណាក។ សឺរាុំងដោយគ្មានសឺរាុំងអាចផ្ទេរសំណាកនៅក្នុងបំពង់កែវតូចទៅច្រកចូលនៃក្រូម៉ាតូក្រាហ្វឧស្ម័ន។ ឧស្ម័នក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនបន្តអាចនាំសមាសធាតុសរីរាង្គដែលងាយនឹងបង្កជាហេតុទៅកាន់ជួរឈរឧស្ម័នសម្រាប់ប្រមូល និងបំបែក។ ដាក់សំណាកសំណាកនៅជិតកំពូលនៃជួរឈរ ដើម្បីឱ្យការស្រូបយកកំដៅអាចធ្វើម្តងទៀតប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។ បន្ទាប់ពីសំណាកបានគ្រប់គ្រាន់ត្រូវបាន desorbed, chromatography ឧស្ម័នចាប់ផ្តើមដំណើរការ។ នៅក្នុងការពិសោធន៍នេះ ជួរឈរឧស្ម័ន RestekRT-1 (0.25mmid × 30m កម្រាស់ខ្សែភាពយន្ត 1.0μm) ត្រូវបានប្រើប្រាស់។ កម្មវិធីបង្កើនសីតុណ្ហភាពនៃជួរឈរឧស្ម័ន៖ បន្ទាប់ពីកំដៅនៅ 35°C រយៈពេល 2 នាទី សីតុណ្ហភាពចាប់ផ្តើមឡើងដល់ 325°C ហើយអត្រាកំដៅគឺ 15°C/min។ លក្ខខណ្ឌនៃការស្រូបយកកំដៅគឺ: បន្ទាប់ពីកំដៅនៅ 250 អង្សាសេរយៈពេល 2 នាទី។ សមាមាត្រម៉ាស់/បន្ទុកនៃសមាសធាតុសរីរាង្គដែលងាយនឹងបង្កជាហេតុបំបែកត្រូវបានរកឃើញដោយវិសាលគមម៉ាស់ក្នុងចន្លោះពី 10-700daltons ។ ពេលវេលារក្សាទុកនៃម៉ូលេគុលសរីរាង្គតូចៗទាំងអស់ក៏ត្រូវបានកត់ត្រាផងដែរ។

2. ការវិភាគទែរម៉ូក្រាហ្វីម៉ែត្រ (TGA)

ស្រដៀងគ្នានេះដែរ ខ្សែភាពយន្ត HTOSP ថ្មី ខ្សែភាពយន្ត OSP ស្តង់ដារឧស្សាហកម្ម និងខ្សែភាពយន្ត OSP ឧស្សាហកម្មផ្សេងទៀតត្រូវបានស្រោបលើគំរូ។ ប្រហែល 17.0 mg នៃខ្សែភាពយន្ត OSP ត្រូវបានខ្ចាត់ខ្ចាយចេញពីចានទង់ដែងជាគំរូសាកល្បងសម្ភារៈ។ មុនពេលធ្វើតេស្ត TGA ទាំងគំរូ និងខ្សែភាពយន្តមិនអាចឆ្លងកាត់ការព្យាបាលឡើងវិញដោយគ្មានសារធាតុនាំឱ្យនោះទេ។ ប្រើ TA Instruments ‘2950TA ដើម្បីធ្វើតេស្ត TGA ក្រោមការការពារអាសូត។ សីតុណ្ហភាពការងារត្រូវបានរក្សាទុកនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់រយៈពេល 15 នាទីហើយបន្ទាប់មកកើនឡើងដល់ 700 អង្សាសេក្នុងអត្រា 10 អង្សាសេក្នុងមួយនាទី។

3. Photoelectron spectroscopy (XPS)

Photoelectron Spectroscopy (XPS) ត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជា ការវិភាគគីមី Electron Spectroscopy (ESCA) គឺជាវិធីសាស្ត្រវិភាគលើផ្ទៃគីមី។ XPS អាចវាស់សមាសធាតុគីមី 10nm នៃផ្ទៃថ្នាំកូត។ ស្រោបខ្សែភាពយន្ត HTOSP និងខ្សែភាពយន្ត OSP ស្តង់ដារឧស្សាហកម្មនៅលើបន្ទះទង់ដែង ហើយបន្ទាប់មកឆ្លងកាត់ 5 លំហូរឡើងវិញដោយគ្មានសារធាតុនាំមុខ។ XPS ត្រូវ​បាន​ប្រើ​ដើម្បី​វិភាគ​ខ្សែ​ភាព​យន្ត HTOSP មុន និង​ក្រោយ​ការ​ព្យាបាល​ការ​ហូរ​ចេញ​វិញ។ ខ្សែភាពយន្ដ OSP ស្តង់ដារឧស្សាហកម្មបន្ទាប់ពី 5 លំហូរឡើងវិញគ្មានការនាំមុខក៏ត្រូវបានវិភាគដោយ XPS ផងដែរ។ ឧបករណ៍ដែលប្រើគឺ VGESCALABMarkII ។

4. តាមរយៈការធ្វើតេស្តភាពធន់នៃរន្ធ

ការប្រើក្តារធ្វើតេស្តភាពអាចរលាយបាន (STVs) សម្រាប់ការធ្វើតេស្តភាពអាចរលាយបានតាមរន្ធ។ មានបន្ទះតេស្ត STV ដែលអាចរលាយបានសរុបចំនួន 10 (អារេនីមួយៗមាន 4 STVs) ស្រោបដោយកម្រាស់ខ្សែភាពយន្តប្រហែល 0.35μm ដែលក្នុងនោះ 5 អារេ STV ត្រូវបានស្រោបដោយខ្សែភាពយន្ត HTOSP ហើយអារេ STV 5 ផ្សេងទៀតត្រូវបានស្រោបដោយស្តង់ដារឧស្សាហកម្ម។ ខ្សែភាពយន្ត OSP ។ បន្ទាប់មក STVs ដែលត្រូវបានស្រោបដោយឆ្លងកាត់ការព្យាបាលជាបន្តបន្ទាប់នៃសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងគ្មានសារធាតុនាំអោយនៅក្នុងឡចំហាយទឹកដែលបិទភ្ជាប់។ លក្ខខណ្ឌនៃការធ្វើតេស្តនីមួយៗរួមមាន 0, 1, 3, 5 ឬ 7 លំហូរបន្តបន្ទាប់គ្នា។ មាន STVs ចំនួន 4 សម្រាប់ប្រភេទខ្សែភាពយន្តនីមួយៗ សម្រាប់លក្ខខណ្ឌធ្វើតេស្តឡើងវិញនីមួយៗ។ បន្ទាប់ពីដំណើរការ reflow ទាំងអស់ STVs ត្រូវបានដំណើរការសម្រាប់សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និង soldering wave គ្មានសំណ។ ភាពងាយរលាយតាមរយៈរន្ធអាចត្រូវបានកំណត់ដោយការត្រួតពិនិត្យ STV នីមួយៗ និងគណនាចំនួនរន្ធដែលបំពេញបានត្រឹមត្រូវ។ លក្ខណៈវិនិច្ឆ័យនៃការទទួលយកសម្រាប់តាមរយៈរន្ធគឺថា solder បំពេញត្រូវតែត្រូវបានបំពេញទៅកំពូលនៃ plated តាមរយៈរន្ធឬគែមខាងលើនៃរន្ធតាមរយៈ។