Učinkovitost in karakterizacija filma OSP v procesu brez svinca PCB Tabla za kopiranje

OSP (organska spajkalna zaščitna folija) velja za najboljši postopek površinske obdelave zaradi odlične spajljivosti, enostavnega postopka in nizke cene.

V tem prispevku se toplotna desorpcijska plinska kromatografija-masna spektrometrija (TD-GC-MS), termogravimetrična analiza (TGA) in fotoelektronska spektroskopija (XPS) uporabljajo za analizo lastnosti toplotne odpornosti nove generacije visokotemperaturno odpornih OSP filmov. Plinska kromatografija testira majhne molekularne organske komponente v visokotemperaturno odpornem OSP filmu (HTOSP), ki vplivajo na spajljivost. Hkrati kaže, da ima alkilbenzimidazol-HT v OSP filmu, odpornem na visoke temperature, zelo malo hlapnosti. Podatki TGA kažejo, da ima film HTOSP višjo temperaturo razgradnje kot trenutni industrijski standard OSP film. Podatki XPS kažejo, da se je po 5 refluksih visokotemperaturnega OSP brez svinca vsebnost kisika povečala le za približno 1%. Zgornje izboljšave so neposredno povezane z zahtevami industrijske spajljivosti brez svinca.

OSP film se že vrsto let uporablja v tiskanih vezjih. Je organokovinski polimerni film, ki nastane z reakcijo azolnih spojin z elementi prehodnih kovin, kot sta baker in cink. Številne študije [1,2,3] so razkrile mehanizem zaviranja korozije azolnih spojin na kovinskih površinah. GPBrown [3] je uspešno sintetiziral benzimidazol, baker (II), cink (II) in druge prehodne kovinske elemente organokovinskih polimerov in opisal odlično visoko temperaturno odpornost poli(benzimidazol-cink) s TGA karakteristiko. Podatki GPBrown TGA kažejo, da je temperatura razgradnje poli(benzimidazol-cink) kar 400°C v zraku in 500°C v dušikovi atmosferi, medtem ko je temperatura razgradnje poli(benzimidazol-baker) le 250°C. . Nedavno razvit novi film HTOSP temelji na kemičnih lastnostih poli(benzimidazol-cink), ki ima najboljšo toplotno odpornost.

OSP film je v glavnem sestavljen iz organokovinskih polimerov in majhnih organskih molekul, ki so zajete med postopkom odlaganja, kot so maščobne kisline in azolne spojine. Organokovinski polimeri zagotavljajo potrebno odpornost proti koroziji, oprijem površine bakra in površinsko trdoto OSP. Temperatura razgradnje organokovinskega polimera mora biti višja od tališča spajke brez svinca, da prenese postopek brez svinca. V nasprotnem primeru se OSP film po obdelavi s postopkom brez svinca razgradi. Temperatura razgradnje OSP filma je v veliki meri odvisna od toplotne odpornosti organokovinskega polimera. Drug pomemben dejavnik, ki vpliva na odpornost bakra na oksidacijo, je hlapnost azolnih spojin, kot sta benzimidazol in fenilimidazol. Majhne molekule OSP filma bodo izhlapele med postopkom refluksa brez svinca, kar bo vplivalo na odpornost bakra na oksidacijo. Plinska kromatografija-masna spektrometrija (GC-MS), termogravimetrična analiza (TGA) in fotoelektronska spektroskopija (XPS) se lahko uporabljajo za znanstveno razlago toplotne odpornosti OSP.

1. Plinska kromatografija-masna spektrometrija analiza

Testirane bakrene plošče so bile prevlečene z: a) novim filmom HTOSP; b) industrijski standard OSP film; in c) drugi industrijski OSP film. Postrgajte približno 0.74-0.79 mg OSP filma z bakrene plošče. Te prevlečene bakrene plošče in strgani vzorci niso bili obdelani s pretokom. Ta poskus uporablja instrument H/P6890GC/MS in uporablja brizgo brez brizge. Brizge brez brizg lahko neposredno desorbirajo trdne vzorce v vzorčni komori. Brizga brez brizge lahko prenese vzorec v majhni stekleni cevi na vhod plinskega kromatografa. Nosilni plin lahko nenehno prinaša hlapne organske spojine v kolono plinskega kromatografa za zbiranje in ločevanje. Vzorec postavite blizu vrha kolone, tako da se lahko toplotna desorpcija učinkovito ponovi. Ko je bilo dovolj vzorcev desorbirano, je plinska kromatografija začela delovati. V tem poskusu je bila uporabljena kolona za plinsko kromatografijo RestekRT-1 (0.25 mm mid × 30 m, debelina filma 1.0 μm). Program dviga temperature plinske kromatografske kolone: ​​Po 35 minutah segrevanja pri 2°C se temperatura začne dvigovati na 325°C, hitrost segrevanja pa je 15°C/min. Pogoji toplotne desorpcije so: po segrevanju pri 250°C 2 minuti. Razmerje masa/naboj ločenih hlapnih organskih spojin se zazna z masno spektrometrijo v območju 10-700 daltonov. Zabeležen je tudi retencijski čas vseh majhnih organskih molekul.

2. Termogravimetrična analiza (TGA)

Podobno so bili na vzorcih prevlečeni nov film HTOSP, industrijski standard OSP film in drugi industrijski OSP film. Približno 17.0 mg OSP filma smo postrgali z bakrene plošče kot preskusni vzorec materiala. Pred preskusom TGA se niti vzorec niti film ne moreta obdelati brez svinca. Uporabite TA Instruments 2950TA za izvedbo testa TGA pod zaščito pred dušikom. Delovno temperaturo smo vzdrževali pri sobni temperaturi 15 minut, nato pa zvišali na 700°C s hitrostjo 10°C/min.

3. Fotoelektronska spektroskopija (XPS)

Fotoelektronska spektroskopija (XPS), znana tudi kot elektronska spektroskopija kemijske analize (ESCA), je metoda kemične površinske analize. XPS lahko meri 10nm kemično sestavo površine premaza. Na bakreno ploščo premažite folijo HTOSP in industrijsko standardno OSP folijo in nato opravite 5 ponovnih prelivov brez svinca. XPS smo uporabili za analizo HTOSP filma pred in po obdelavi z reflow. Industrijski standard OSP film po 5 reflow brez svinca je analiziral tudi XPS. Uporabljen instrument je bil VGESCALABMarkII.

4. Preskus spajkanja skozi luknjo

Uporaba plošč za testiranje spajkanja (STV) za testiranje spajkanja skozi luknjo. Skupno je 10 nizov STV plošč za testiranje spajljivosti (vsaka matrika ima 4 STV), prevlečenih s filmom debeline približno 0.35 μm, od tega je 5 nizov STV prevlečenih s filmom HTOSP, ostalih 5 nizov STV pa je prevlečenih z industrijskim standardom. OSP film. Nato so prevlečeni STV podvrženi seriji visokotemperaturnih obdelav brez svinca v peči za ponovno prelivanje spajkalne paste. Vsak preskusni pogoj vključuje 0, 1, 3, 5 ali 7 zaporednih pretokov. Obstajajo 4 STV za vsako vrsto filma za vsak preskusni pogoj ponovnega pretoka. Po postopku reflow so vsi STV obdelani za visokotemperaturno spajkanje brez svinca. Spajljivost skozi luknjo je mogoče določiti s pregledom vsakega STV in izračunom števila pravilno napolnjenih skoznih lukenj. Merilo za sprejem skoznih lukenj je, da mora biti napolnjena spajka napolnjena do vrha prevlečene skoznje luknje ali zgornjega roba skoznje luknje.