無鉛裝配制程中耐高溫OSP膜的性能及厚度評估

為了滿足電子工業對于無鉛化的迫切要求，印制PCB線路板（PWB） 的最后表面處理工藝正逐漸由熱風整平（SnPb）轉移到其他適合無鉛焊接的表面處理工藝，這類工藝包括有機保護膜（OSP）、沉銀、沉錫以及化學沉鎳金。其中因為OSP膜的可焊性優異、工藝簡單且操作成本低而成為無鉛化表面處理工藝的最佳選擇之一。最新研發的耐高溫有機保護膜（HT OSP）是符合工業標準的新一代OSP工藝，它能夠滿足無鉛化對可焊性更嚴格的要求。

本文將介紹HT OSP的化學特性，包括膜層成分分析，主要唑類衍生物和OSP膜的熱分析，以及OSP膜的表面分析。氣相色普一質普分析法（GC/MS）可以測定交鏈反應中夾帶在OSP膜中的小分子有機化合物。熱重量分析法/差動掃描測熱法（TGA DSC）用于測試唑類衍生物和OSP膜的熱穩定性。光電子能譜分析法（XPS）用于分析HTOSP膜經過多次無鉛回流后的表面的氧化情況。

本文也將從實際的生產經驗出發，介紹OSP膜厚控制的穩定性。HT OSP工藝提供了穩定而靈活的膜厚控制方法。厚度分析顯示OSP膜在膜形成的過程中具有微整平效果，而且所形成的膜厚度能夠完全保護在工業生產中經過不同微蝕處理的各種板材的銅面不被氧化。HT OSP膜的耐高溫性及穩定的膜厚控制確保了PWB在無鉛焊接時具有優異的可靠性。

引言

  OSP膜在印制PCB線路板行業的應用已有多年，OSP膜是通過唑類衍生物與過渡金屬，如銅和鋅，發生化學反應而生成薄的有機金屬聚合物膜。眾多的學術研究結果揭示了唑類衍生物對金屬的腐蝕抑制機理。G·P·Brow成功地合成了苯并咪唑與Cu （‖）、Zn（‖）及其他過渡金屬的有機金屬聚合物，并通過熱重量分析法（TGA）專門分析了聚苯并咪唑鋅所具有的罕見的高溫穩定性。根據他的TGA實驗數據，聚苯并咪唑鋅在空氣條件下具有高達400℃的降解溫度，在氮氣保護條件下具有高達500℃的分解溫度，而聚苯并咪唑銅的分解溫度只有250℃。新研發的HT OSP是基于聚苯并咪唑鋅的化合物，因此具有卓越的熱穩定性。

  OSP膜的主要成分是夾帶有脂肪酸和唑類衍生物小分子的有機金屬聚合物，這種有機金屬聚合物提供了所需要的耐腐蝕性、銅附著性和表面硬度。為了能承受無鉛組裝工藝的溫度條件，有機金屬聚合物的分解溫度必須高于無鉛焊料的熔點溫度，否則經過無鉛組裝工藝后OSP膜的主成分會出現分解。OSP膜的分解溫度在很大程度上取決于有機金屬聚合物的自身特性。已知的另一個保護銅面不受氧化影響的關鍵因素是唑類衍生物的揮發性，當然其中也包括了苯并咪唑衍生物和苯基咪唑。在無鉛回流焊接過程中，因為OSP膜中小分子的揮發而明顯降低了銅的抗氧化性。找PCB線路就找江西百順電路。

  耐高溫性和足夠的膜厚度是無鉛焊接對OSP工藝最為關鍵的兩個要求。沒有足夠的耐高溫性和膜厚度，在無鉛組裝過程中銅表面就會被氧化而降低焊接可靠性。