引言：为了更好地达到电子工业针对禁止使用铅的必然选择，印刷线路板（PCB）工业生产正将最终表层处理从暖风平整的喷锡（锡铅碳化物）迁移到别的表层处理，在其中包含有机化学防护膜（OSP）、沉银、沉锡及其化学镍沉金。因为OSP膜的出色可锻性、加工工艺简便易行及其低实际操作成本费，被觉得是最好的挑选。

　　因为OSP（有机化学可焊防护膜）的出色可锻性、加工工艺简便易行及其成本低，被觉得是最好的表层工艺处理。

　　本文章应用热脱附—气象色谱仪—质谱分析法（TD-GC-MS）、热净重分析方法（TGA）及其光电子能谱分析方法（XPS）剖析新一代耐热OSP膜的有关耐高温特点。气象色谱仪检测耐热OSP膜（HTOSP）内危害可锻性的小分子水有机化学成份，与此同时表明耐热OSP膜内的烷基苯并咪唑-HT具备很小的挥发物。而TGA数据信息说明HTOSP膜与现行标准行业标准的OSP膜对比具备更好的溶解溫度。XPS数据信息表明耐热OSP历经5次无重金属流回后，氧含量仅提高了约1％。之上改善与工业生产无重金属可锻性的需求立即相关。

　　OSP膜用以线路板已经有很多年，是因为唑类物质（azole）与衔接化学元素产生反映，如铜和锌，而产生的有机化学金属材料高聚物塑料薄膜。很多科学研究[1,2,3]都揭露金属表层 上唑类物质的浸蚀抑止原理。G.P.Brown[3]取得成功地生成了苯并咪唑和铜（ I I ） 、锌（II）及其别的衔接化学元素的有机化学金属材料高聚物，并根据TGA叙述了聚（苯并咪唑—锌）出色的耐热特点。G.P.Brown的TGA数据信息表明聚（苯并咪唑—锌）的溶解溫度在空气中达到400℃，在氮维护氛围下则达到500℃，而聚（苯并咪唑—铜）的溶解溫度仅有250℃。近期开发的新式HTOSP膜是以聚（苯并咪唑—锌）有机化学特点为基本，进而具备最好的耐温性。

　　OSP膜关键由有机化学金属材料高聚物与在堆积全过程中带入有机化学小分子水构成，如油酸和唑类物质。有机化学金属材料高聚物给予一定的抗腐蚀、铜表层黏附性和OSP的表层强度。有机化学金属材料高聚物的溶解溫度一定高过无重金属焊接材料的溶点才可以承受无重金属制造解决。不然，OSP膜会在历经无重金属制造解决后溶解。OSP膜的溶解溫度非常大水平上在于有机化学金属材料高聚物的耐温性。危害铜抗氧化性的另一关键要素是唑类物质的挥发物，如苯并咪唑和苯基咪唑。OSP膜的小分子水在无重金属流回全过程中会挥发，因而会影响到铜的抗氧化。能够应用气象色谱仪—质谱分析（GC-MS）、热净重分析方法（TGA）及其光电子能谱分析方法（XPS）来科学研究地表明OSP的耐温性。

　　试验

　　1.气象色谱仪—质谱分析的剖析

　　在这种检测的铜钱各自涂上：a)新式HTOSP膜；b)行业标准的OSP膜及其；c)此外一种工业级OSP膜。从铜钱上刮下约0.74-0.79mg的OSP膜。这种涂抹的铜钱及其被刮下的试品也没有历经一切流回解决。本研究应用H／P6890GC／MS仪器设备，并采用无针筒注射器。无针筒注射器能够在气相舱里立即对固态试样开展吸附解决。无针筒注射器能够将细微玻管中的样本迁移到气象色谱仪的进舱里。载气能够不断将挥发物有机化合物送到气相色谱柱头内完成整理和分离出来。将试品置放在紧贴柱头的顶部，进而使热吸附合理反复。在有充足的试品被脱附后，气象色谱仪开始工作，本研究应用RestekRT-1（0.25mmid×30m，膜厚为1.0μm）气象色谱仪柱头。气象色谱仪柱头的加热程序流程：在35℃加温2分钟后，逐渐提温至325℃，提温速率为15℃／min。热脱附标准为：在250℃加温2分钟后。质谱检测被剥离的挥发有机化合物，其品质／正电荷比范畴是10-700daltons。全部有机化学小分子水的保存期也被记下来。

　　2.热净重分析方法（TGA）

　　一样，各自在样版上刷上新式HTOSP膜、行业标准的OSP膜及其另一工业级OSP膜。从铜钱上刮下大概17.0mg的OSP膜做为原材料检测试品。TGA检测前样版和膜都不可以历经所有的无重金属流回解决。应用TA分析仪器公司的2950TA，在N2维护下开展TGA检测。操作温度维持为室内温度15分钟，随后以10℃／min的速率上升到700℃。

　　3.光电子能谱分析方法（XPS）

　　光电子能谱分析方法（XPS）也叫化学成分分析电子器件能谱仪（ESCA），是一种有机化学表层统计分析方法。XPS可精确测量镀层表层10nm的成分。将HTOSP膜和行业标准的OSP膜涂在铜钱上，随后历经5次无重金属流回。用XPS剖析流回解决前和后的HTOSP膜；一样用XPS剖析历经5次无重金属流回后的行业标准的OSP膜，所运用的仪器设备是VGESCALABMarkII。

　　4.埋孔可锻性检测

　　应用可锻性检测板（STVs）开展埋孔可锻性检测。一共有10个可锻性检测板STV列阵（每一个列阵有4个STVs）涂上的膜厚约为0.35μm，在其中五个STV列阵涂上HTOSP膜，此外五个STV列阵涂上行业标准的OSP膜。随后，涂层后的STVs在焊锡膏流回炉内历经一系列高溫、无重金属流回解决。每一个检测标准包含0、1、3、5或7次连续流回。每一种膜要有4个STVs开展每一种流回检测标准。在流回处理方式后，全部STVs都历经高溫和无重金属起伏电焊焊接的解决。埋孔可锻性可根据检测每一个STV，测算恰当添充的埋孔总数来明确。埋孔工程验收的标准规定是补充的焊接材料务必添充到镀埋孔的上方或埋孔的上方边沿。

　　每一个STV有1196个埋孔

　　10milholes-Fourgrids，100holeseachgridsquareandrou ndpads

　　20milholes-Fourgrids，100holeseachgridsquareandrou ndpads

　　30milholes-Fourgrids，100holeseachgridsquareandrou ndpads

　　5.根据沾锡天平秤检测可锻性

　　O S P 膜的可锻性也可根据沾锡天平秤检测来*定。在沾锡天平秤检测样版上刷上HTOS P 膜， 经7 次无重金属流回后，Tpeak=262℃。应用BTUTRS融合IR／convecTIon流回炉在空气中开展流回解决。依照IPC／EIAJ-STD-003A第4.3.1.4一部分开展沾锡天平秤检测，应用“RoboTIcProcessSystems”自动化技术沾锡天平秤测试工具、EF-8000助焊膏、无清理助焊膏及其SAC305铝合金焊接材料。

　　6.电焊焊接结合性检测

　　电焊焊接结合性可根据精确测量剪切应力。在BGA焊层检测板上（直徑为0.76mm）涂上HTOSP膜，其薄厚各自为0.25和0.48μm并历经3次最高温度为262℃的无重金属流回解决。并且用配对的焊锡膏电焊焊接到焊层上，焊球是SAC305铝合金（直徑为0.76mm）。用DagePC-400粘结力检测仪以200μm／see的裁切速率开展裁切检测。

　　結果及探讨

　　1.气象色谱仪—质谱分析

　　气象色谱仪—质谱分析能够检验OSP膜有机化学化学成分的挥发物。工业生产上不一样的OSP商品带有不一样的唑类物质包含咪唑类和苯并咪唑。用以HTOSP膜的烷基苯并咪唑、用以规范的OSP膜的烷基苯并咪唑及其用以别的OSP膜的苯基咪唑在气象色谱仪柱头中加温的时候会蒸发。因为有机化学金属材料高聚物不挥发，气象色谱仪—质谱分析不可以检测出与金属材料汇聚的唑类物质。因而，气象色谱仪—质谱分析只有检测出沒有和金属材料反映的唑类物质及其别的小分子水。一般 在气象色谱仪柱中一样的升温和气旋标准下，挥发物较低的小分子水保存期更长。

　　用以规范OSP膜的烷基苯并咪唑和用以另一种OSP膜的苯基咪唑滞留的时长为19.0分钟，表明了HT烷基苯并咪唑的挥发物最少。气象色谱仪—质谱分析在三种OSP膜中，HTOSP膜所含的残渣至少。OSP膜的有机物残渣也会危害膜在流回处理方式中的可锻性并造成 掉色。

　　据KojiSaeki[5]报导说因为OSP膜表层的碘离子相对密度较小，表层的缩聚反应比膜底端的弱。文中原作者觉得OSP膜表面还留存未反映的唑类物质。流回处理方式中，大量的碘离子从底端挪到膜的表面，进而给予机遇与表面未反映的唑类物质反映，从而避免铜氧化。用以HTOSP膜的烷基苯并咪唑-HT挥发物较低，因而更还有机会与从矮层移上表面的铜离子反应，从而减少流回全过程铜的空气氧化。XPS能够表明从矮层迁移至表面的铜离子反应，从而减少流回全过程铜的空气氧化。XPS能够表明从矮层迁移至表面的碘离子（将在下文探讨）。

　　2.热净重分析方法（TGA）

　　热净重分析方法（TGA）精确测量化学物质因环境温度变化而造成的品质转变，并能够开展品质转变的合理的定性分析。在文中的试验中，热净重剖析是一种N2维护下无重金属流回的仿真模拟方式，用以剖析OSP膜在N2维护下无重金属流回全过程中膜的小分子水的蒸发和高分子材料的溶解状况。

　　TGA数据显示行业标准的OS P 膜的溶解溫度为259℃，而HTOSP膜则为290℃。尽管聚（苯并咪唑—锌）的溶解溫度达到400℃，殊不知，HTOSP膜的具体溶解溫度因为膜内存有聚（苯并咪唑—铜）因此不可以做到400℃的高溫。因为行业标准的OSP膜的成分为聚（苯并咪唑—铜），其膜溶解溫度较低，仅有259℃。有意思的是，另一种HTOSP膜有两个溶解溫度，各自为256℃和356℃。缘故是此OSP膜很有可能带有铁[6]，或者因为聚（苯基咪唑—铁）发生了逐级分解。F.Jian及他的朋友获得的TGA数据显示聚（咪唑—铁）亦有两个溶解溫度，各自为216℃and378℃[7]。

　　3.光电子能谱分析方法

　　光电子能谱分析方法运用光学水解和发送光电材料动能分散化的统计分析方法，科学研究试品表层的成份和电子器件情况。氧（1s）、铜（2p）和锌（2p）的结合能最高处在XPS谱各自表明为532-534eV、932-934eV和1022eV。此技术性能为试品最表层10nm的表层成份做定性分析。根据剖析，HT0SP膜在无重金属流回解决前带有5.02％的氧和0.24％的锌。历经5次无重金属流回后，HT0SP膜含氧量和锌各自为6.2％和0.22％。历经5次无重金属流回后，铜成分从0.60％提升到1.73％。碘离子提升的因素可能是矮层的碘离子在流回全过程中转移至表面。

　　E.K.Changetc[8]也根据应用光电子能谱分析方法开展行业标准的0SP膜的表层剖析。沒有通过一切流回解决前，氧含量为5.0％，随后在空气中各自开展1次和3次传统式SnPb流回后，其氧含量各自提升至9.1％和11.0％。此外也报导，在历经N2维护，一次SnPb流回后，其氧含量提升至6.5％。本实验操作中，光电子能谱表明行业标准的0SP膜在历经5次无重金属流回后，其氧含量提升到12.5％。因此 ，在5次无重金属流回前后左右，氧含量提升7.5％，超过HT0SP膜的1.2％氧含量的升值。

　　铜的电焊焊接特性在较大水平上在于铜的被氧化水平及其所应用助焊膏的高低。因此 ，用XPS所测到氧的占比是0SP膜耐温性能的一个有效的指标值。和行业标准的0SP膜对比，HT0SP具备更强的耐高温性能。

　　历经5次无重金属流回后，掉色检测表明HT0SP膜基本上无掉色，而行业标准的0SP膜则显著掉色。掉色检测结论与XPS的解析結果一致。

　　4.可锻性检测

　　沾锡天平秤检测表明历经数次无重金属流回后，HT0SP膜的埋孔可锻性高过如今行业标准的0 S P 膜。这与HTOSP膜的耐温性相一致。伴随着无重金属流回频次的提升，T.（TImetozero）会慢慢提升，但最高的沾锡力会渐渐地降低。殊不知，历经7次无重金属流回后HT0SP膜仍可保持其优良的可锻性。裁切检测表明剪切应力慢慢增多并实现了25N的最高处。因为剪切应力在于裁切的截面，因而結果因焊球的形态与裁切和焊层中间的空隙不一样而不一样。文中原作者觉得只需铜表层有充足的维护，避免铜氧化，剪切应力也不受制于OSP膜的薄厚。

　　结果

　　1.与其余所检测的0SP膜对比，用以HT0SP膜的烷基苯并咪唑-HT挥发物最少。

　　2.与其余所检测的0SP膜对比，HT0SP膜的溶解溫度最大。

　　3.历经5次无重金属流回后，HT0SP膜的氧含量仅提高了1％，而行业标准的0SP膜则提升了7．5％。与此同时，HT0SP膜基本上不掉色。

　　4.因为HT0SP膜出色的耐温性，其历经超出3次无重金属流回后，在埋孔检测和沾锡天平秤检测中为仍具备给予良好的电焊焊接性。