OSP filmas veiktspēja un raksturojums bezsvina procesā PCB Kopēšanas dēlis

OSP (Organic Solderable Protective Film – Organic Solderable Protective Film) tiek uzskatīts par labāko virsmas apstrādes procesu, pateicoties tā izcilajai lodēšanai, vienkāršajam procesam un zemajām izmaksām.

Šajā rakstā termiskās desorbcijas gāzu hromatogrāfijas masas spektrometrija (TD-GC-MS), termogravimetriskā analīze (TGA) un fotoelektronu spektroskopija (XPS) tiek izmantota, lai analizētu jaunas paaudzes augstas temperatūras izturīgu OSP plēvju karstumizturības raksturlielumus. Gāzu hromatogrāfija pārbauda mazmolekulāros organiskos komponentus augstas temperatūras izturīgā OSP plēvē (HTOSP), kas ietekmē lodējamību. Tajā pašā laikā tas parāda, ka alkilbenzimidazola-HT augstas temperatūras izturīgajā OSP plēvē ir ļoti maza nepastāvība. TGA dati liecina, ka HTOSP plēvei ir augstāka noārdīšanās temperatūra nekā pašreizējai nozares standarta OSP plēvei. XPS dati liecina, ka pēc 5 augstas temperatūras OSP bezsvina atkārtotas plūsmas skābekļa saturs palielinājās tikai par aptuveni 1%. Iepriekš minētie uzlabojumi ir tieši saistīti ar rūpnieciskās bezsvina lodēšanas prasībām.

OSP plēve ir izmantota shēmas platēs daudzus gadus. Tā ir organometāliska polimēru plēve, kas veidojas azola savienojumiem reaģējot ar pārejas metālu elementiem, piemēram, varu un cinku. Daudzi pētījumi [1,2,3] ir atklājuši azola savienojumu korozijas kavēšanas mehānismu uz metāla virsmām. GPBrown [3] veiksmīgi sintezēja benzimidazolu, varu (II), cinku (II) un citus organometālisko polimēru pārejas metālu elementus un aprakstīja poli(benzimidazola-cinka) izcilo augstas temperatūras izturību, izmantojot TGA raksturlielumus. GPBrown TGA dati liecina, ka poli(benzimidazola-cinka) noārdīšanās temperatūra ir pat 400°C gaisā un 500°C slāpekļa atmosfērā, savukārt poli(benzimidazola-vara) noārdīšanās temperatūra ir tikai 250°C. . Nesen izstrādātā jaunā HTOSP plēve ir balstīta uz poli(benzimidazola-cinka) ķīmiskajām īpašībām, kam ir vislabākā karstumizturība.

OSP plēve galvenokārt sastāv no organometāliskiem polimēriem un mazām organiskām molekulām, kas tiek uzņemtas nogulsnēšanas procesā, piemēram, taukskābes un azola savienojumi. Organometāliskie polimēri nodrošina nepieciešamo OSP izturību pret koroziju, vara virsmas adhēziju un virsmas cietību. Organometāliskā polimēra noārdīšanās temperatūrai jābūt augstākai par svinu nesaturoša lodmetāla kušanas temperatūru, lai tā izturētu bezsvinu procesu. Pretējā gadījumā OSP plēve degradēsies pēc apstrādes bezsvina procesā. OSP plēves noārdīšanās temperatūra lielā mērā ir atkarīga no organometāliskā polimēra karstumizturības. Vēl viens svarīgs faktors, kas ietekmē vara oksidācijas izturību, ir azola savienojumu, piemēram, benzimidazola un fenilimidazola, nepastāvība. OSP plēves mazās molekulas iztvaiko bezsvina pārplūdes procesā, kas ietekmēs vara oksidācijas pretestību. Gāzu hromatogrāfijas-masspektrometriju (GC-MS), termogravimetrisko analīzi (TGA) un fotoelektronu spektroskopiju (XPS) var izmantot, lai zinātniski izskaidrotu OSP karstumizturību.

1. Gāzu hromatogrāfijas-masspektrometrijas analīze

Pārbaudītās vara plāksnes tika pārklātas ar: a) jaunu HTOSP plēvi; b) nozares standarta OSP plēve; un c) citu rūpniecisko OSP plēvi. Noskrāpiet no vara plāksnes apmēram 0.74–0.79 mg OSP plēves. Šīm pārklātajām vara plāksnēm un nokasītajiem paraugiem nav veikta atkārtota plūsma. Šajā eksperimentā tiek izmantots H/P6890GC/MS instruments un tiek izmantota šļirce bez šļirces. Šļirces bez šļirces var tieši desorbēt cietos paraugus parauga kamerā. Šļirce bez šļirces var pārnest paraugu mazajā stikla mēģenē uz gāzu hromatogrāfa ieeju. Nesējgāze var nepārtraukti nogādāt gaistošos organiskos savienojumus gāzu hromatogrāfa kolonnā savākšanai un atdalīšanai. Novietojiet paraugu tuvu kolonnas augšdaļai, lai termisko desorbciju varētu efektīvi atkārtot. Kad pietiekami daudz paraugu bija desorbēts, gāzu hromatogrāfija sāka darboties. Šajā eksperimentā tika izmantota RestekRT-1 (0.25 mm × 30 m, plēves biezums 1.0 μm) gāzu hromatogrāfijas kolonna. Gāzu hromatogrāfijas kolonnas temperatūras paaugstināšanas programma: Pēc karsēšanas 35°C 2 minūtes temperatūra sāk paaugstināties līdz 325°C, un sildīšanas ātrums ir 15°C/min. Termiskās desorbcijas apstākļi ir: pēc karsēšanas 250°C temperatūrā 2 minūtes. Atdalīto gaistošo organisko savienojumu masas/lādiņa attiecība tiek noteikta ar masas spektrometriju diapazonā no 10 līdz 700 daltoniem. Tiek reģistrēts arī visu mazo organisko molekulu aiztures laiks.

2. Termogravimetriskā analīze (TGA)

Līdzīgi, uz paraugiem tika pārklāta jauna HTOSP plēve, nozares standarta OSP plēve un cita rūpnieciskā OSP plēve. No vara plāksnes kā materiāla testa paraugs tika nokasīti aptuveni 17.0 mg OSP plēves. Pirms TGA testa ne paraugu, ne plēvi nevar pakļaut bezsvina plūsmas apstrādei. Izmantojiet TA Instruments 2950TA, lai veiktu TGA testu slāpekļa aizsardzībā. Darba temperatūra tika turēta istabas temperatūrā 15 minūtes un pēc tam palielināta līdz 700 ° C ar ātrumu 10 ° C / min.

3. Fotoelektronu spektroskopija (XPS)

Fotoelektronu spektroskopija (XPS), kas pazīstama arī kā ķīmiskās analīzes elektronu spektroskopija (ESCA), ir ķīmiskās virsmas analīzes metode. XPS var izmērīt pārklājuma virsmas ķīmisko sastāvu 10 nm. Pārklājiet HTOSP plēvi un nozares standarta OSP plēvi uz vara plāksnes un pēc tam veiciet 5 bezsvina plūsmas. XPS tika izmantots, lai analizētu HTOSP plēvi pirms un pēc atkārtotas plūsmas apstrādes. XPS analizēja arī nozares standarta OSP plēvi pēc 5 bezsvina atkārtotas plūsmas. Izmantotais instruments bija VGESCALABMarkII.

4. Caururbuma lodēšanas pārbaude

Lodējamības pārbaudes paneļu (STV) izmantošana caururbuma lodēšanas pārbaudei. Kopumā ir 10 lodējamības testa paneļu STV bloki (katrā blokā ir 4 STV), kas pārklāti ar apmēram 0.35 μm biezu plēvi, no kuriem 5 STV bloki ir pārklāti ar HTOSP plēvi, bet pārējie 5 STV bloki ir pārklāti ar nozares standartu. OSP filma. Pēc tam pārklātie STV tiek pakļauti virknei augstas temperatūras bezsvina plūsmas apstrādes lodēšanas pastas pārplūdes krāsnī. Katrs testa nosacījums ietver 0, 1, 3, 5 vai 7 secīgus atkārtotas plūsmas. Katram plēves veidam ir 4 STV katram pārplūdes testa nosacījumam. Pēc pārpludināšanas procesa visi STV tiek apstrādāti augstas temperatūras un bezsvina viļņu lodēšanai. Caururbuma lodēšanu var noteikt, pārbaudot katru STV un aprēķinot pareizi aizpildīto caurumu skaitu. Caururbumu pieņemšanas kritērijs ir tāds, ka pildītais lodmetāls ir jāaizpilda līdz pārklātā cauruma augšējai daļai vai cauruma augšējai malai.