Výkon a charakteristika OSP filmu v bezolovnatom procese kopírovacej dosky PCB

Výkon a charakteristika OSP filmu v bezolovnatom procese PCB Copy Board

OSP (Organic Solderable Protective Film) je považovaný za najlepší proces povrchovej úpravy vďaka svojej vynikajúcej spájkovateľnosti, jednoduchému procesu a nízkej cene.

V tomto článku sa na analýzu charakteristík tepelnej odolnosti novej generácie OSP filmov odolných voči vysokej teplote používajú termálna desorpcia-plynová chromatografia-hmotnostná spektrometria (TD-GC-MS), termogravimetrická analýza (TGA) a fotoelektrónová spektroskopia (XPS). Plynová chromatografia testuje malé molekulárne organické zložky v OSP filme odolnom voči vysokej teplote (HTOSP), ktoré ovplyvňujú spájkovateľnosť. Súčasne to ukazuje, že alkylbenzimidazol-HT vo filme OSP odolnom voči vysokej teplote má veľmi malú prchavosť. Údaje TGA ukazujú, že fólia HTOSP má vyššiu teplotu degradácie ako súčasná priemyselná štandardná fólia OSP. Údaje XPS ukazujú, že po 5 bezolovnatých pretaveniach vysokoteplotného OSP sa obsah kyslíka zvýšil len asi o 1 %. Vyššie uvedené vylepšenia priamo súvisia s požiadavkami priemyselnej bezolovnatej spájkovateľnosti.

ipcb

Film OSP sa používa v doskách plošných spojov už mnoho rokov. Je to organokovový polymérny film vytvorený reakciou azolových zlúčenín s prvkami prechodných kovov, ako je meď a zinok. Mnohé štúdie [1,2,3] odhalili mechanizmus inhibície korózie azolovými zlúčeninami na kovových povrchoch. GPBrown [3] úspešne syntetizoval benzimidazol, meď (II), zinok (II) a ďalšie prvky prechodných kovov organokovových polymérov a opísal vynikajúcu odolnosť poly(benzimidazol-zinku) voči vysokej teplote prostredníctvom charakteristiky TGA. Údaje GPBrown TGA ukazujú, že teplota degradácie poly(benzimidazol-zinku) je až 400 °C vo vzduchu a 500 °C v dusíkovej atmosfére, zatiaľ čo teplota degradácie poly(benzimidazol-meď) je len 250 °C. . Nedávno vyvinutý nový film HTOSP je založený na chemických vlastnostiach poly(benzimidazol-zinku), ktorý má najlepšiu tepelnú odolnosť.

Film OSP sa skladá hlavne z organokovových polymérov a malých organických molekúl unášaných počas procesu nanášania, ako sú mastné kyseliny a azolové zlúčeniny. Organokovové polyméry poskytujú potrebnú odolnosť proti korózii, povrchovú priľnavosť medi a povrchovú tvrdosť OSP. Teplota degradácie organokovového polyméru musí byť vyššia ako teplota topenia bezolovnatej spájky, aby vydržala bezolovnatý proces. V opačnom prípade sa film OSP po spracovaní bezolovnatým procesom znehodnotí. Teplota degradácie filmu OSP do značnej miery závisí od tepelnej odolnosti organokovového polyméru. Ďalším dôležitým faktorom, ktorý ovplyvňuje odolnosť medi voči oxidácii, je prchavosť azolových zlúčenín, ako je benzimidazol a fenylimidazol. Malé molekuly filmu OSP sa počas procesu pretavenia bez olova odparia, čo ovplyvní odolnosť medi voči oxidácii. Na vedecké vysvetlenie tepelnej odolnosti OSP možno použiť plynovú chromatografiu-hmotnostnú spektrometriu (GC-MS), termogravimetrickú analýzu (TGA) a fotoelektrónovú spektroskopiu (XPS).

1. Analýza plynovou chromatografiou a hmotnostnou spektrometriou

Testované medené platne boli potiahnuté: a) novým HTOSP filmom; b) štandardný OSP film; a c) inú priemyselnú OSP fóliu. Zoškrabte asi 0.74-0.79 mg OSP filmu z medenej platne. Tieto potiahnuté medené platne a zoškrabané vzorky neprešli žiadnym pretavením. Tento experiment používa prístroj H/P6890GC/MS a používa striekačku bez striekačky. Striekačky bez injekčných striekačiek môžu priamo desorbovať tuhé vzorky v komore na vzorky. Striekačka bez striekačky môže preniesť vzorku v malej sklenenej skúmavke do vstupu plynového chromatografu. Nosný plyn môže kontinuálne privádzať prchavé organické zlúčeniny do kolóny plynového chromatografu na zber a separáciu. Vzorku umiestnite do blízkosti hornej časti kolóny, aby sa tepelná desorpcia mohla efektívne opakovať. Po desorbovaní dostatočného množstva vzoriek začala fungovať plynová chromatografia. V tomto experimente sa použila kolóna pre plynovú chromatografiu RestekRT-1 (0.25 mm x 30 m, hrúbka filmu 1.0 μm). Program zvyšovania teploty plynovej chromatografickej kolóny: Po zahrievaní na 35 °C počas 2 minút začne teplota stúpať na 325 °C a rýchlosť zahrievania je 15 °C/min. Podmienky tepelnej desorpcie sú: po zahrievaní na 250 °C počas 2 minút. Pomer hmotnosť/náboj separovaných prchavých organických zlúčenín sa deteguje hmotnostnou spektrometriou v rozsahu 10-700 daltonov. Zaznamenáva sa aj retenčný čas všetkých malých organických molekúl.

2. Termogravimetrická analýza (TGA)

Podobne bol na vzorky nanesený nový film HTOSP, priemyselný štandardný film OSP a ďalší priemyselný film OSP. Približne 17.0 mg OSP filmu sa zoškrabalo z medenej platne ako vzorka na testovanie materiálu. Pred testom TGA nemôže vzorka ani film prejsť bezolovnatou úpravou pretavením. Na vykonanie testu TGA pod ochranou dusíka použite TA Instruments’ 2950TA. Pracovná teplota sa udržiavala na teplote miestnosti počas 15 minút a potom sa zvýšila na 700 °C rýchlosťou 10 °C/min.

3. Fotoelektrónová spektroskopia (XPS)

Fotoelektrónová spektroskopia (XPS), tiež známa ako elektrónová spektroskopia chemickej analýzy (ESCA), je metóda chemickej povrchovej analýzy. XPS dokáže merať 10nm chemické zloženie povrchu náteru. Naneste film HTOSP a priemyselný štandardný film OSP na medenú platňu a potom prejdite 5 bezolovnatými pretaveniami. XPS sa použil na analýzu filmu HTOSP pred a po úprave pretavením. Priemyselný štandardný OSP film po 5 bezolovnatých pretavení bol tiež analyzovaný pomocou XPS. Použitým prístrojom bol VGESCALABMarkII.

4. Test spájkovateľnosti cez otvor

Použitie dosiek na test spájkovateľnosti (STV) na testovanie spájkovateľnosti cez otvory. Celkovo je k dispozícii 10 polí STV na testovanie spájkovateľnosti (každé pole má 4 STV) potiahnutých filmom s hrúbkou približne 0.35 μm, z ktorých 5 polí STV je potiahnutých filmom HTOSP a ďalších 5 polí STV je potiahnutých priemyselným štandardom. OSP film. Potom sa potiahnuté STV podrobia sérii vysokoteplotných bezolovnatých pretavovacích úprav v pretavovacej peci na spájkovaciu pastu. Každá testovacia podmienka zahŕňa 0, 1, 3, 5 alebo 7 po sebe idúcich pretavení. Existujú 4 STV pre každý typ filmu pre každú podmienku testu pretavenia. Po procese pretavenia sú všetky STV spracované na vysokoteplotné a bezolovnaté vlnové spájkovanie. Spájkovateľnosť priechodných otvorov sa dá určiť kontrolou každého STV a výpočtom počtu správne vyplnených priechodných otvorov. Akceptačným kritériom pre priechodné otvory je, že naplnená spájka musí byť naplnená po vrch pokovovaného priechodného otvoru alebo po horný okraj priechodného otvoru.