OSP膜之性能、表征 、检测、因素分析及评估 综合文章.pdfVIP

适用于无铅制程的新一代OSP 膜之性能及表征 要：为了满足电子工业对于禁用铅的迫切要求，印刷电路板（PCB ）工业正将最后表面处理从热风 整平的喷锡 （锡铅共晶）转移到其他表面处理，其中包括有机保护膜（OSP ）、沉银、沉锡以及化学镍沉 金。由于OSP 膜的优异可焊性、工艺简单易行以及低操作成本，被认为是最佳的选择。 由于 OSP （有机可焊保护膜）的优异可焊性、工艺简单易行以及低成本，被认为是最佳的表面处理 工艺。 本论文使用热脱附 气相色谱 质谱分析法 （TD-GC-MS ）、热重量分析法 （TGA ）以及光电子能谱 分析法 （XPS ）分析新一代耐高温 OSP 膜的相关耐热特性。气相色谱测试耐高温 OSP 膜（HTOSP ）内 影响可焊性的小分子有机成分，同时说明耐高温OSP 膜内的烷基苯并咪唑-HT 具有极小的挥发性。而TGA 数据表明 HTOSP 膜与现行工业标准的 OSP 膜相比具有更高的降解温度。X PS 数据显示耐高温 OSP 经 过 5 次无铅回流后，氧含量仅增加了约 1％。以上改进与工业无铅可焊性的要求直接有关。 OSP 膜用于电路板已有多年，是由于唑类化合物 （azole ）与过渡金属元素发生反应，如铜和锌，而 形成的有机金属聚合物薄膜。许多研究[1,2,3]都揭示金属表面上唑类化合物的腐蚀抑制机理。G.P.Brow n[3] 成功地合成了苯并咪唑和铜 （I I ） 、锌 （II ）以及其他过渡金属元素的有机金属聚合物，并通过 TGA 描述了聚 （苯并咪唑 锌）优异的耐高温特性。G.P.Brown 的 TGA 数据显示聚 （苯并咪唑 锌）的降解 温度在空气中高达400 ，在氮保护气氛下则高达500 ，而聚 （苯并咪唑 铜）的降解温度只有 250 。 最近研发的新型 HTOSP 膜是以聚 （苯并咪唑 锌）化学特性为基础，从而具有最佳的耐热性。 OSP 膜主要由有机金属聚合物和在沉积过程中夹带有机小分子组成，如脂肪酸和唑类化合物。有机 金属聚合物提供必须的抗腐 性、铜表面粘附性和 OSP 的表面硬度。有机金属聚合物的降解温度必须高 于无铅焊料的熔点才能经受无铅制程处理。否则，OSP 膜会在经过无铅制程处理后降解。OSP 膜的降解 温度很大程度上取决于有机金属聚合物的耐热性。影响铜抗氧化的另一重要因素是唑类化合物的挥发性， 如苯并咪唑和苯基咪唑。OSP 膜的小分子在无铅回流过程中会蒸发，因此会影响铜的抗氧化性。可以使 用气相色谱 质谱 （GC-MS）、热重量分析法 （TGA ）以及光电子能谱分析法 （XPS ）来科学地说明 OSP 的耐热性。 实 验 1. 气相色谱 质谱的分析 在这些测试的铜板分别涂上：a)新型 HTOSP 膜；b)工业标准的OSP 膜以及；c)另外一种工业用 OSP 膜。从铜板上刮下约 0.74-0.79mg 的OSP 膜。这些涂好的铜板以及被刮下的样品都没有经过任何回流处 理。本实验使用 H ／P6890GC ／MS 仪器，并使用无针筒注射器。无针筒注射器可以在进样舱内直接对固 体样品进行脱附处理。无针筒注射器可以将细小玻管内的样品转移到气相色谱的进舱内。载气可以不断地 将挥发性有机物带到气相色谱仪柱子内进行收集和分离。将样品放置在紧靠柱子的顶端，从而使热脱附有 效重复。在有足 的样品被脱附后，气相色谱开始工作，本实验使用 RestekRT-1 （0.25mmid×30m，膜 厚为 1.0μm ）气相色谱柱子。气相色谱柱子的升温程序：在 35 加热 2 分钟后，开始升温至 325 ，升 温速度为 15 ／min。热脱附条件为：在 250 加热2 分钟后。质谱检测被分离的挥发性有机物，其质量 ／电荷比范围是 10-700daltons。所有有机小分子的保留时间也被记录下来。 PDF created with pdfFactory trial version 2. 热重量分析法（TGA） 同样，分别在样板上涂上新型 HTOSP 膜、工业标准的OSP 膜以及另一工业用 OSP 膜。从铜板上刮 下大约 17.0mg 的OSP 膜作为