Ефективність та характеристика OSP-плівки в процесі без свинцю Друкована плата Копіювальна дошка

OSP (Organic Solderable Protective Film) вважається найкращим процесом обробки поверхні завдяки своїй відмінній паяності, простому процесу та низькій вартості.

У цій роботі термодесорбційно-газова хроматографія-мас-спектрометрія (TD-GC-MS), термогравіметричний аналіз (TGA) та фотоелектронна спектроскопія (XPS) використовуються для аналізу характеристик термостійкості нового покоління високотемпературних плівок OSP. Газова хроматографія перевіряє дрібні молекулярні органічні компоненти у високотемпературній плівці OSP (HTOSP), які впливають на паяність. У той же час це показує, що алкілбензимідазол-HT у високотемпературній плівці OSP має дуже малу летючість. Дані TGA показують, що плівка HTOSP має вищу температуру деградації, ніж поточна стандартна плівка OSP. Дані XPS показують, що після 5 безсвинцевих оплавок високотемпературного OSP вміст кисню збільшився лише приблизно на 1%. Вищезазначені вдосконалення безпосередньо пов’язані з вимогами промислової безсвинцевої паяності.

Плівка OSP використовується в друкованих платах протягом багатьох років. Це металоорганічна полімерна плівка, утворена в результаті реакції азольних сполук з елементами перехідних металів, такими як мідь і цинк. Багато досліджень [1,2,3] виявили механізм інгібування корозії азольних сполук на металевих поверхнях. GPBrown [3] успішно синтезував бензимідазол, мідь (II), цинк (II) та інші елементи перехідних металів металоорганічних полімерів і описав чудову стійкість полі(бензимідазол-цинк) до високих температур через характеристику TGA. Дані GPBrown TGA показують, що температура розкладання полі(бензимідазол-цинк) досягає 400°C у повітрі та 500°C в атмосфері азоту, тоді як температура розкладання полі(бензимідазол-мідь) становить лише 250°C. . Нещодавно розроблена нова плівка HTOSP заснована на хімічних властивостях полі(бензимідазол-цинк), який має найкращу термостійкість.

Плівка OSP в основному складається з металоорганічних полімерів і невеликих органічних молекул, захоплених під час процесу осадження, таких як жирні кислоти та азольні сполуки. Металоорганічні полімери забезпечують необхідну корозійну стійкість, адгезію поверхні міді та поверхневу твердість OSP. Температура деградації металоорганічного полімеру повинна бути вищою за температуру плавлення безсвинцевого припою, щоб витримати процес без свинцю. В іншому випадку плівка OSP погіршиться після обробки безсвинцевим процесом. Температура деградації плівки OSP значною мірою залежить від термостійкості металоорганічного полімеру. Іншим важливим фактором, який впливає на стійкість міді до окислення, є летючість азольних сполук, таких як бензімідазол і фенілімідазол. Малі молекули плівки OSP будуть випаровуватися під час процесу оплавлення без свинцю, що вплине на стійкість міді до окислення. Газова хроматографія-мас-спектрометрія (GC-MS), термогравіметричний аналіз (TGA) та фотоелектронна спектроскопія (XPS) можуть бути використані для наукового пояснення термостійкості OSP.

1. Газова хроматографія-мас-спектрометричний аналіз

Випробувані мідні пластини були покриті: а) новою плівкою HTOSP; б) стандартну плівку OSP; і c) іншу промислову плівку OSP. Зіскрібати з мідної пластини приблизно 0.74-0.79 мг плівки OSP. Ці мідні пластини з покриттям і зіскоблені зразки не пройшли жодної обробки оплавленням. У цьому експерименті використовується інструмент H/P6890GC/MS і використовується шприц без шприца. Шприци без шприців можуть безпосередньо десорбувати тверді зразки в камері для проб. Шприц без шприца може перенести зразок у невеликій скляній трубці до входу газового хроматографа. Газ-носій може безперервно доставляти леткі органічні сполуки в колонку газового хроматографа для збору та розділення. Помістіть зразок близько до верхньої частини колонки, щоб термічну десорбцію можна було ефективно повторити. Після десорбції достатньої кількості зразків газова хроматографія почала працювати. У цьому експерименті використовували колонку газової хроматографії RestekRT-1 (0.25 мм × 30 м, товщина плівки 1.0 мкм). Програма підвищення температури колонки газової хроматографії: Після нагрівання при 35°C протягом 2 хвилин температура починає підвищуватися до 325°C, а швидкість нагрівання становить 15°C/хв. Умови термічної десорбції: після нагрівання при 250°C протягом 2 хвилин. Співвідношення маса/заряд відокремлених летких органічних сполук виявляється за допомогою мас-спектрометрії в діапазоні 10-700 дальтон. Також реєструється час утримування всіх малих органічних молекул.

2. Термогравіметричний аналіз (TGA)

Аналогічно, нова плівка HTOSP, стандартна плівка OSP та інша промислова плівка OSP були покриті на зразки. Приблизно 17.0 мг плівки OSP було зіскоблено з мідної пластини як тестовий зразок матеріалу. Перед тестом TGA ні зразок, ні плівка не можуть піддаватися безсвинцевій обробці оплавленням. Використовуйте 2950TA TA Instruments для виконання тесту TGA під захистом від азоту. Робочу температуру витримували при кімнатній температурі протягом 15 хвилин, а потім підвищували до 700°С зі швидкістю 10°С/хв.

3. Фотоелектронна спектроскопія (XPS)

Фотоелектронна спектроскопія (XPS), також відома як електронна спектроскопія хімічного аналізу (ESCA), є методом хімічного аналізу поверхні. XPS може вимірювати 10 нм хімічний склад поверхні покриття. Нанесіть плівку HTOSP і стандартну плівку OSP на мідну пластину, а потім проведіть 5 оплавлень без свинцю. XPS використовувався для аналізу плівки HTOSP до та після обробки оплавленням. Стандартна плівка OSP після 5 оплавлення без свинцю також була проаналізована XPS. Використаним інструментом був VGESCALABMarkII.

4. Тест на паяність через отвір

Використання тестових плат на паяність (STV) для перевірки паяності через отвір. Всього існує 10 масивів STV для тестування паяної плати (кожний масив має 4 STV), покритих плівкою товщиною близько 0.35 мкм, з яких 5 масивів STV покриті плівкою HTOSP, а інші 5 масивів STV покриті промисловим стандартом. OSP фільм. Потім STV з покриттям проходять серію високотемпературних обробок оплавлення без вмісту свинцю в печі для оплавлення пайки. Кожна умова тестування включає 0, 1, 3, 5 або 7 послідовних переробок. Є 4 STV для кожного типу плівки для кожної умови тесту оплавлення. Після процесу оплавлення всі STV обробляються для високотемпературної та безсвинцевої хвильової пайки. Пайка наскрізних отворів може бути визначена шляхом перевірки кожного STV та розрахунку кількості правильно заповнених наскрізних отворів. Критерієм приймання наскрізних отворів є те, що заповнений припій повинен бути заповнений до верхньої частини покритого наскрізного отвору або до верхнього краю наскрізного отвору.