Performanca dhe Karakterizimi i Filmit OSP në Procesin Pa Plumb të PCB Tabela e kopjimit

OSP (Organic Solderable Protective Film) konsiderohet të jetë procesi më i mirë i trajtimit të sipërfaqes për shkak të ngjitshmërisë së tij të shkëlqyer, procesit të thjeshtë dhe kostos së ulët.

Në këtë punim, kromatografia termike e desorbimit-gazit-spektrometria e masës (TD-GC-MS), analiza termogravimetrike (TGA) dhe spektroskopia fotoelektronike (XPS) janë përdorur për të analizuar karakteristikat e rezistencës ndaj nxehtësisë të një brezi të ri filmash OSP rezistent ndaj temperaturës së lartë. Kromatografia me gaz teston përbërësit e vegjël organikë molekularë në filmin OSP rezistent ndaj temperaturës së lartë (HTOSP) që ndikojnë në ngjitjen. Në të njëjtën kohë, tregon se alkilbenzimidazol-HT në filmin OSP rezistent ndaj temperaturës së lartë ka shumë pak paqëndrueshmëri. Të dhënat TGA tregojnë se filmi HTOSP ka një temperaturë më të lartë degradimi se filmi aktual standard OSP i industrisë. Të dhënat e XPS tregojnë se pas 5 riflukseve pa plumb të OSP me temperaturë të lartë, përmbajtja e oksigjenit u rrit vetëm me rreth 1%. Përmirësimet e mësipërme lidhen drejtpërdrejt me kërkesat e saldimit industrial pa plumb.

Filmi OSP është përdorur në bordet e qarkut për shumë vite. Është një film polimer organometalik i formuar nga reaksioni i përbërjeve të azolit me elementë metalikë kalimtarë, si bakri dhe zinku. Shumë studime [1,2,3] kanë zbuluar mekanizmin e frenimit të korrozionit të përbërjeve të azolit në sipërfaqet metalike. GPBrown [3] sintetizoi me sukses benzimidazol, bakër (II), zink (II) dhe elementë të tjerë metalikë kalimtarë të polimerëve organometalikë dhe përshkroi rezistencën e shkëlqyer të temperaturës së lartë të poli(benzimidazol-zinkut) përmes karakteristikës TGA. Të dhënat TGA të GPBrown tregojnë se temperatura e degradimit të poli(benzimidazol-zinkut) është deri në 400°C në ajër dhe 500°C në një atmosferë azoti, ndërsa temperatura e degradimit të poli(benzimidazol-bakër) është vetëm 250°C. . Filmi i ri HTOSP i zhvilluar së fundmi bazohet në vetitë kimike të poli(benzimidazol-zinkut), i cili ka rezistencën më të mirë ndaj nxehtësisë.

Filmi OSP përbëhet kryesisht nga polimere organometalike dhe molekula të vogla organike të futura gjatë procesit të depozitimit, të tilla si acidet yndyrore dhe komponimet azole. Polimerët organometalikë sigurojnë rezistencën e nevojshme ndaj korrozionit, ngjitjen e sipërfaqes së bakrit dhe fortësinë e sipërfaqes së OSP. Temperatura e degradimit të polimerit organometal duhet të jetë më e lartë se pika e shkrirjes së saldimit pa plumb për t’i bërë ballë procesit pa plumb. Përndryshe, filmi OSP do të degradohet pasi të përpunohet nga një proces pa plumb. Temperatura e degradimit të filmit OSP varet kryesisht nga rezistenca ndaj nxehtësisë e polimerit organometal. Një faktor tjetër i rëndësishëm që ndikon në rezistencën e oksidimit të bakrit është paqëndrueshmëria e përbërjeve të azolit, si benzimidazoli dhe fenilimidazoli. Molekulat e vogla të filmit OSP do të avullojnë gjatë procesit të rrjedhjes pa plumb, gjë që do të ndikojë në rezistencën e oksidimit të bakrit. Kromatografia e gazit – spektrometria e masës (GC-MS), analiza termogravimetrike (TGA) dhe spektroskopia fotoelektronike (XPS) mund të përdoren për të shpjeguar shkencërisht rezistencën ndaj nxehtësisë së OSP.

1. Kromatografia e gazit-Analiza e spektrometrisë së masës

Pllakat e bakrit të testuara janë veshur me: a) një film të ri HTOSP; b) një film standard OSP të industrisë; dhe c) një film tjetër OSP industrial. Fërkoni rreth 0.74-0.79 mg film OSP nga pllaka e bakrit. Këto pllaka bakri të veshura dhe mostrat e gërvishtura nuk i janë nënshtruar ndonjë trajtimi të ri rrjedhjes. Ky eksperiment përdor instrumentin H/P6890GC/MS dhe përdor shiringë pa shiringë. Shiringat pa shiringa mund të thithin drejtpërdrejt mostrat e ngurta në dhomën e mostrës. Shiringa pa shiringë mund ta transferojë kampionin në tubin e vogël qelqi në hyrjen e gazkromatografit. Gazi mbartës mund të sjellë vazhdimisht përbërjet organike të avullueshme në kolonën e gazkromatografit për grumbullim dhe ndarje. Vendoseni kampionin afër majës së kolonës në mënyrë që desorbimi termik të mund të përsëritet në mënyrë efektive. Pasi u desorbuan mjaft mostra, kromatografia e gazit filloi të funksiononte. Në këtë eksperiment, u përdor një kolonë kromatografie gazore RestekRT-1 (0.25mmid×30m, trashësi filmi 1.0μm). Programi i rritjes së temperaturës së kolonës së kromatografisë me gaz: Pas ngrohjes në 35°C për 2 minuta, temperatura fillon të rritet në 325°C dhe shpejtësia e ngrohjes është 15°C/min. Kushtet e desorbimit termik janë: pas ngrohjes në 250°C për 2 minuta. Raporti masë/ngarkesa e përbërjeve organike të avullueshme të ndara zbulohet nga spektrometria e masës në intervalin 10-700 dalton. Regjistrohet gjithashtu koha e mbajtjes së të gjitha molekulave të vogla organike.

2. Analiza termogravimetrike (TGA)

Në mënyrë të ngjashme, një film i ri HTOSP, një film standard OSP i industrisë dhe një film tjetër industrial OSP u mbuluan në mostra. Përafërsisht 17.0 mg film OSP u gërvisht nga pllaka e bakrit si një mostër e provës së materialit. Përpara testit TGA, as kampioni dhe as filmi nuk mund t’i nënshtrohen ndonjë trajtimi të rrjedhjes pa plumb. Përdorni TA Instruments’ 2950TA për të kryer testin TGA nën mbrojtjen e nitrogjenit. Temperatura e punës u mbajt në temperaturën e dhomës për 15 minuta, dhe më pas u rrit në 700°C me një shpejtësi prej 10°C/min.

3. Spektroskopia fotoelektronike (XPS)

Spektroskopia fotoelektronike (XPS), e njohur gjithashtu si spektroskopia elektronike e analizës kimike (ESCA), është një metodë e analizës kimike të sipërfaqes. XPS mund të masë përbërjen kimike 10 nm të sipërfaqes së veshjes. Lyejeni filmin HTOSP dhe filmin standard OSP të industrisë në pllakën e bakrit dhe më pas kaloni nëpër 5 rirjedhje pa plumb. XPS u përdor për të analizuar filmin HTOSP para dhe pas trajtimit të ripërtëritjes. Filmi OSP i standardit të industrisë pas 5 ripërdorimit pa plumb u analizua gjithashtu nga XPS. Instrumenti i përdorur ishte VGESCALABMarkII.

4. Testi i saldueshmërisë përmes vrimës

Përdorimi i pllakave të testimit të saldueshmërisë (STV) për testimin e saldueshmërisë përmes vrimës. Ka gjithsej 10 grupe STV të bordit të testimit të saldimit (secila grup ka 4 STV) të veshura me një trashësi filmi prej rreth 0.35μm, nga të cilat 5 grupe STV janë të veshura me film HTOSP dhe 5 grupe të tjera STV janë të veshura me standardin e industrisë Film OSP. Më pas, STV-të e veshura i nënshtrohen një sërë trajtimesh ripërtëritjeje me temperaturë të lartë dhe pa plumb në furrën e ri rrjedhjes së pastës së saldimit. Çdo kusht testimi përfshin 0, 1, 3, 5 ose 7 rikthime të njëpasnjëshme. Ka 4 STV për çdo lloj filmi për çdo kusht të testit të rikthimit. Pas procesit të ri rrjedhjes, të gjitha STV-të përpunohen për saldim me valë në temperaturë të lartë dhe pa plumb. Ngjitshmëria përmes vrimave mund të përcaktohet duke inspektuar çdo STV dhe duke llogaritur numrin e vrimave të mbushura saktë. Kriteri i pranimit për vrimat e kalimit është që saldimi i mbushur duhet të mbushet deri në majë të vrimës së praruar ose në skajin e sipërm të vrimës së kalimit.