无铅装配制程中耐高温OSP膜的性能及厚度评估

为了满足电子工业对于无铅化的迫切要求，印制PCB线路板（PWB） 的最后表面处理工艺正逐渐由热风整平（SnPb）转移到其他适合无铅焊接的表面处理工艺，这类工艺包括有机保护膜（OSP）、沉银、沉锡以及化学沉镍金。其中因为OSP膜的可焊性优异、工艺简单且操作成本低而成为无铅化表面处理工艺的最佳选择之一。最新研发的耐高温有机保护膜（HT OSP）是符合工业标准的新一代OSP工艺，它能够满足无铅化对可焊性更严格的要求。

本文将介绍HT OSP的化学特性，包括膜层成分分析，主要唑类衍生物和OSP膜的热分析，以及OSP膜的表面分析。气相色普一质普分析法（GC/MS）可以测定交链反应中夹带在OSP膜中的小分子有机化合物。热重量分析法/差动扫描测热法（TGA DSC）用于测试唑类衍生物和OSP膜的热稳定性。光电子能谱分析法（XPS）用于分析HTOSP膜经过多次无铅回流后的表面的氧化情况。

本文也将从实际的生产经验出发，介绍OSP膜厚控制的稳定性。HT OSP工艺提供了稳定而灵活的膜厚控制方法。厚度分析显示OSP膜在膜形成的过程中具有微整平效果，而且所形成的膜厚度能够完全保护在工业生产中经过不同微蚀处理的各种板材的铜面不被氧化。HT OSP膜的耐高温性及稳定的膜厚控制确保了PWB在无铅焊接时具有优异的可靠性。

引言

  OSP膜在印制PCB线路板行业的应用已有多年，OSP膜是通过唑类衍生物与过渡金属，如铜和锌，发生化学反应而生成薄的有机金属聚合物膜。众多的学术研究结果揭示了唑类衍生物对金属的腐蚀抑制机理。G·P·Brow成功地合成了苯并咪唑与Cu （‖）、Zn（‖）及其他过渡金属的有机金属聚合物，并通过热重量分析法（TGA）专门分析了聚苯并咪唑锌所具有的罕见的高温稳定性。根据他的TGA实验数据，聚苯并咪唑锌在空气条件下具有高达400℃的降解温度，在氮气保护条件下具有高达500℃的分解温度，而聚苯并咪唑铜的分解温度只有250℃。新研发的HT OSP是基于聚苯并咪唑锌的化合物，因此具有卓越的热稳定性。

  OSP膜的主要成分是夹带有脂肪酸和唑类衍生物小分子的有机金属聚合物，这种有机金属聚合物提供了所需要的耐腐蚀性、铜附着性和表面硬度。为了能承受无铅组装工艺的温度条件，有机金属聚合物的分解温度必须高于无铅焊料的熔点温度，否则经过无铅组装工艺后OSP膜的主成分会出现分解。OSP膜的分解温度在很大程度上取决于有机金属聚合物的自身特性。已知的另一个保护铜面不受氧化影响的关键因素是唑类衍生物的挥发性，当然其中也包括了苯并咪唑衍生物和苯基咪唑。在无铅回流焊接过程中，因为OSP膜中小分子的挥发而明显降低了铜的抗氧化性。找PCB线路就找江西百顺电路。

  耐高温性和足够的膜厚度是无铅焊接对OSP工艺最为关键的两个要求。没有足够的耐高温性和膜厚度，在无铅组装过程中铜表面就会被氧化而降低焊接可靠性。