Технология PCB - Безсвинцовая пленка OSP для технологии ПХД

Для того чтобы удовлетворить насущные требования электронной промышленности в отношении запрета на свинец, индустрия печатных плат переключает окончательную обработку поверхности с термовентиляционного распыления олова (оловянно - свинцовая эвтектика) на другие поверхностные обработки, включая органическую защитную пленку (OSP), серебро, олово и химическое никелевое выщелачивание. Пленка OSP считается лучшим выбором из - за ее отличной свариваемости, простой технологии и низких эксплуатационных затрат.

В этой статье используется термодесорбционная хроматография - масс - спектрометрия (TD - GC - MS), термореактивный анализ (TGA) и фотоэлектронный спектр (XPS) для анализа термостойкости нового поколения высокотемпературной пленки OSP. Газовая хроматография проверила мелкие молекулярные органические компоненты, влияющие на свариваемость в высокотемпературной пленке OSP, и показала, что алкилбензоимидазол HT в высокотемпературной пленке OSPP обладает небольшой летучестью. Данные TGA показывают, что мембраны HTOSP имеют более высокую температуру разложения, чем современные промышленные стандартные мембраны OSP. Данные XPS показывают, что после пяти высокотемпературных возвратов OSP без свинца содержание кислорода увеличилось всего на 1%. Эти улучшения непосредственно связаны с требованиями к свариваемости в промышленности без свинца.

Пленка OSP используется в монтажных платах в течение многих лет. Это полимерная пленка органического металла, образованная реакцией золоидных соединений с переходными металлическими элементами, такими как медь и цинк. Многие исследования выявили механизм коррозии золоидных соединений на металлических поверхностях. G.P.Brown успешно синтезировал органические металлические полимеры переходных металлических элементов, таких как бензоимидазол, медь (II) и цинк (II), и с помощью TGA описал превосходные высокотемпературные свойства полибензоимидазола цинка. Данные TGA G.P.Browná показывают, что температура разложения полибензоимидазола цинка в воздухе достигает 400°C, а в азотной среде - 500°C, в то время как температура разложения полибензоида меди составляет всего 250°C. Недавно разработанная новая мембрана HTOSP основана на химических свойствах полибензоимидазола цинка, обладающего наилучшей термостойкостью.

Пленки OSP в основном состоят из органических металлических полимеров и мелких органических молекул, содержащихся в процессе осаждения, таких как жирные кислоты и азолы. Полимеры органических металлов обеспечивают коррозионную стойкость, адгезию поверхности меди и твердость поверхности, необходимые для OSP. Металлоорганические полимеры должны разлагаться при температуре выше температуры плавления неэтилированного припоя, чтобы выдерживать неэтилированный процесс воспроизведения ПХД. В противном случае пленка OSP деградирует после обработки без свинца на пластине для копирования PCB. Температура разложения пленки OSP в значительной степени зависит от термостойкости органических металлических полимеров. Другим важным фактором, влияющим на устойчивость меди к окислению, является летучесть зольных соединений, таких как фенимидазол и фенимидазол. Мелкие молекулы пленки OSP испаряются во время обратного потока без свинца, что влияет на устойчивость меди к окислению. Газовая хроматография - Масс - спектрометрия (GC - MS), термогравиметрический анализ (TGA) и спектр фотоэлектронов (XPS) могут быть использованы для научного объяснения термостойкости OSP.

Эксперимент

1. Газовая хроматография - масс - спектрометрический анализ

Испытанная медная пластина покрыта: a) новой пленкой HTOSP; b) отраслевой стандарт OSP пленки; И с) другая промышленная пленка OSP. С медной пластины сбрасывается около 0,74 - 0,79 мг пленки OSP. Эти покрытые медные пластины и скребки образцов не подвергались никакой обратной обработке. В эксперименте использовался прибор H / P6890GC / MS с использованием шприца без шприца. шприц без шприца может непосредственно десорбировать твердые образцы в помещении образца. Шприц без шприца может переносить образцы из маленькой стеклянной трубки на вход газового хроматографа. Воздушная нагрузка позволяет непрерывно переносить летучие органические соединения в газовую хроматографию для сбора и разделения. Образцы PCB помещаются вблизи верхней части колонны, что позволяет эффективно повторять термодесорбцию. После того, как достаточное количество образцов было отсосано, газовая хроматография начала работать. В этом эксперименте используется колонка газовой хроматографии RestekRT - 1 (0,25mmid * 30m, толщина мембраны 1,0 мкм). Процедура нагрева газовой хроматографической колонны: после нагрева при 35°C в течение 2 минут температура начинает подниматься до 325°C со скоростью нагрева 15°C / мин. Условия термодесорбции: 2 минуты после нагрева при 250°C. Соотношение массы и веса отдельных летучих органических соединений измеряется масс - спектрометрией в диапазоне 10 - 700 дальтонов. Также регистрируется время удержания всех мелких органических молекул.

2. Термогравиметрический анализ (TGA)

Аналогично, образцы были покрыты новой пленкой HTOSP, промышленной стандартной пленкой OSP и другой промышленной пленкой OSP. С медной пластины было сброшено около 17,0 мг пленки OSP в качестве образца для испытания материала. Ни образец, ни пленка не могут быть подвергнуты какой - либо обработке без свинца до проведения испытаний ТГК. Испытания TGA 2950TA с использованием TA Instruments проводятся под защитой азота. Рабочая температура поддерживается при комнатной температуре в течение 15 минут, а затем поднимается до 700 °C со скоростью 10 °C / мин.

3. Фотоэлектронный спектр (XPS)

Фотоэлектронный спектр (XPS), также известный как химический анализ электронного спектра (ESCA), является химическим методом поверхностного анализа. XPS может измерять химический состав покрытия на 10 нм поверхности. На медную пластину наносится HTOSP - и стандартная для отрасли OSP - пленка, которая затем возвращается 5 раз без свинца. Используйте XPS для анализа пленки HTOSP до и после обработки обратного потока. Промышленная стандартная пленка OSP после пяти циклов возврата без свинца была проанализирована с помощью XPS. Использовался прибор VGESCALABMark II.

4.Тест на свариваемость отверстия PCB

Испытание свариваемости сквозного отверстия с использованием контрольной пластины свариваемости (STV). В общей сложности 10 матриц STV для испытания свариваемости (по 4 STV на каждый массив) имеют толщину покрытия около 0,35 Isla m, из которых 5 STV - массивов покрыты пленкой HTOSP, а остальные 5 STV - мембраной OSP, стандартной для промышленности. Затем в печи обратного тока пасты проводится серия высокотемпературной обработки без свинца STV с покрытием. Каждое тестовое условие включает 0, 1, 3, 5 или 7 последовательных обратных токов. Для каждого условия тестирования обратного потока каждый тип мембраны имеет четыре STV. После процесса обратного тока все STV обрабатываются для высокотемпературной и неэтилированной пиковой сварки. Свариваемость сквозного отверстия может быть определена путем проверки каждого STV и расчета количества отверстий, правильно заполненных. Критерием приемки сквозного отверстия является то, что заполненный припой должен быть заполнен верхней частью отверстия или верхним краем отверстия.

Каждый STV имеет 1196 отверстий.

10 milholes, 100 holes seachgridsquare and rou ndpad

20 млн. грн., 100 грн.

30 миль четырех гридов, 100 миль площади моря и дюймов песка

5. Проверка свариваемости с помощью весов, пропитанных оловом

Свариваемость пленки OSP также может быть определена с помощью теста на равновесие погружения олова. После семи возвратов без свинца на тестовую панель пропитанных оловом весов наносится пленка HTOS P, Tpeak = 262 градуса по Цельсию. Обратная обработка воздуха осуществляется с использованием комбинации BTUTRS и IR / конвективной печи обратного тока. В соответствии с разделом 4.3.1.4 IPC / EIAJ - STD - 003A испытания на равновесие сырого олова проводятся с использованием автоматического тестера баланса сырого олова Robotic Process Systems, флюса EF - 8000, неочищенного флюса и флюса из сплава SAC305.

6.PCB Испытание сцепления припоя

Сварочная сила PCB может быть измерена силой сдвига. Нанесите пленку HTOSP на испытательную пластину сварочного диска BGA (диаметр 0,76 мм) толщиной 0,25 и 0,48 исла, соответственно, и выполните три процесса обратной обработки без свинца при максимальной температуре 262°C. И сваривается к сварному диску с использованием соответствующей пасты, с шаром из сплава SAC305 (диаметр 0,76 мм). Испытание на сдвиг осуществляется с помощью прибора для испытания сцепления DagePC - 400 со скоростью сдвига 200 мкм / секе.