Характеристики и характеристики пленки OSP в бессвинцовом процессе печатная плата Копировать доску

OSP (Органическая паяемая защитная пленка) считается лучшим способом обработки поверхности благодаря ее превосходной паяемости, простоте процесса и низкой стоимости.

В этой статье термодесорбция-газовая хроматография-масс-спектрометрия (TD-GC-MS), термогравиметрический анализ (TGA) и фотоэлектронная спектроскопия (XPS) используются для анализа характеристик термостойкости нового поколения термостойких пленок OSP. Газовая хроматография проверяет низкомолекулярные органические компоненты в термостойкой пленке OSP (HTOSP), которые влияют на способность к пайке. В то же время это показывает, что алкилбензимидазол-HT в термостойкой пленке OSP имеет очень низкую летучесть. Данные TGA показывают, что пленка HTOSP имеет более высокую температуру разрушения, чем текущая стандартная пленка OSP. Данные XPS показывают, что после 5 бессвинцовых оплавлений высокотемпературного OSP содержание кислорода увеличилось только примерно на 1%. Вышеупомянутые улучшения напрямую связаны с требованиями промышленной бессвинцовой пайки.

Пленка OSP уже много лет используется в печатных платах. Это металлоорганическая полимерная пленка, образованная реакцией азольных соединений с элементами переходных металлов, такими как медь и цинк. Многие исследования [1,2,3] выявили механизм ингибирования коррозии азольных соединений на металлических поверхностях. GPBrown [3] успешно синтезировал бензимидазол, медь (II), цинк (II) и другие элементы переходных металлов из металлоорганических полимеров и описал превосходную термостойкость поли (бензимидазол-цинк) с помощью характеристик ТГА. Данные ТГА GPBrown показывают, что температура разложения поли (бензимидазол-цинка) достигает 400 ° C на воздухе и 500 ° C в атмосфере азота, в то время как температура разложения поли (бензимидазол-медь) составляет всего 250 ° C. . Недавно разработанная новая пленка HTOSP основана на химических свойствах поли (бензимидазол-цинка), который имеет лучшую термостойкость.

Пленка OSP в основном состоит из металлоорганических полимеров и небольших органических молекул, захваченных в процессе осаждения, таких как жирные кислоты и соединения азола. Металлоорганические полимеры обеспечивают необходимую коррозионную стойкость, адгезию к поверхности меди и твердость поверхности OSP. Температура разложения металлоорганического полимера должна быть выше, чем температура плавления бессвинцового припоя, чтобы выдерживать бессвинцовый процесс. В противном случае пленка OSP испортится после бессвинцовой обработки. Температура разрушения пленки OSP во многом зависит от термостойкости металлоорганического полимера. Еще одним важным фактором, влияющим на стойкость меди к окислению, является летучесть азольных соединений, таких как бензимидазол и фенилимидазол. Небольшие молекулы пленки OSP будут испаряться в процессе бессвинцового оплавления, что повлияет на стойкость меди к окислению. Газовая хроматография-масс-спектрометрия (ГХ-МС), термогравиметрический анализ (ТГА) и фотоэлектронная спектроскопия (XPS) могут быть использованы для научного объяснения термостойкости OSP.

1. Газовая хроматография-масс-спектрометрический анализ.

Испытанные медные пластины были покрыты: а) новой пленкой HTOSP; б) пленка OSP промышленного стандарта; и c) другая промышленная пленка OSP. Соскребите с медной пластины около 0.74–0.79 мг пленки OSP. Эти покрытые медные пластины и соскобленные образцы не подвергались какой-либо обработке оплавлением. В этом эксперименте используется прибор H / P6890GC / MS и шприц без шприца. Шприцы без шприца могут непосредственно десорбировать твердые образцы в камере для образцов. Шприц без шприца может переносить образец в маленькой стеклянной трубке на вход газового хроматографа. Газ-носитель может непрерывно доставлять летучие органические соединения в колонку газового хроматографа для сбора и разделения. Поместите образец ближе к верху колонки, чтобы можно было эффективно повторить термическую десорбцию. После того, как было десорбировано достаточное количество образцов, начала работать газовая хроматография. В этом эксперименте использовалась газовая хроматографическая колонка RestekRT-1 (0.25 мм × 30 м, толщина пленки 1.0 мкм). Программа повышения температуры газовой хроматографической колонки: после нагревания при 35 ° C в течение 2 минут температура начинает повышаться до 325 ° C, а скорость нагрева составляет 15 ° C / мин. Условия термодесорбции следующие: после нагревания при 250 ° C в течение 2 минут. Отношение массы к заряду отделенных летучих органических соединений определяется масс-спектрометрией в диапазоне 10-700 дальтон. Также регистрируется время удерживания всех малых органических молекул.

2. Термогравиметрический анализ (ТГА)

Аналогичным образом на образцы были нанесены новая пленка HTOSP, пленка промышленного стандарта OSP и другая промышленная пленка OSP. Примерно 17.0 мг пленки OSP соскребали с медной пластины в качестве образца для испытания материала. Перед испытанием ТГА ни образец, ни пленка не могут подвергаться бессвинцовой обработке оплавлением. Используйте 2950TA TA Instruments для выполнения теста ТГА в атмосфере азота. Рабочую температуру поддерживали при комнатной температуре в течение 15 минут, а затем повышали до 700 ° C со скоростью 10 ° C / мин.

3. Фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС)

Фотоэлектронная спектроскопия (XPS), также известная как электронная спектроскопия химического анализа (ESCA), представляет собой метод химического анализа поверхности. XPS может измерять химический состав поверхности покрытия 10 нм. Нанесите пленку HTOSP и стандартную пленку OSP на медную пластину, а затем выполните 5 бессвинцовых оплавлений. XPS использовался для анализа пленки HTOSP до и после обработки оплавлением. Пленка OSP промышленного стандарта после 5 бессвинцовых оплавлений также была проанализирована с помощью XPS. Используемый инструмент – VGESCALABMarkII.

4. Испытание на паяемость в сквозных отверстиях.

Использование плат для проверки паяемости (STV) для тестирования паяемости в сквозных отверстиях. Всего имеется 10 массивов STV плат для проверки паяемости (каждый массив имеет 4 STV), покрытых пленкой толщиной около 0.35 мкм, из которых 5 массивов STV покрыты пленкой HTOSP, а остальные 5 массивов STV покрыты отраслевым стандартом. Фильм OSP. Затем STV с покрытием проходят серию высокотемпературных бессвинцовых обработок оплавлением в печи оплавления паяльной пасты. Каждое условие теста включает 0, 1, 3, 5 или 7 последовательных оплавлений. Есть 4 STV для каждого типа пленки для каждого условия испытания оплавлением. После процесса оплавления все STV обрабатываются для высокотемпературной бессвинцовой пайки волной припоя. Способность к пайке сквозных отверстий можно определить, осмотрев каждый STV и подсчитав количество правильно заполненных сквозных отверстий. Критерий приемки сквозных отверстий заключается в том, что заполненный припой должен быть заполнен до верха металлического сквозного отверстия или до верхнего края сквозного отверстия.