新型有机金属纳米表面涂覆研究

　　目前，绝大多数的PCB可焊性表面涂（镀）覆层，如化学Ni／Au（ENIG）、化学镀锡、化学镀银、化学镀Ni／Pd／Au（ENEPIG）和有机可焊性保护剂（OSP）等，虽然可用于无铅焊接的要求与条件。但是它们仍然不是纳米级的表面涂（镀）覆材料，它们的表面涂覆厚度都在300nm（0.3um）以上。而新开发的有机金属OM（Organic Metals）的表面涂覆层，仪有50nm，而更重要的是一一在50nm厚度OM表面涂覆层中，它们由90％左右是导电聚脂（Conductive Polymer）材料和1 0％的金属Ag（实际上Ag仅为4nm的厚度）来组成的，因此它优越于目前所有的表面涂覆材料。
　　1概述
　　有机金属OM是一种特殊的有机材料，即它是一种具有金属特性的导电性聚合物。它是通过“合成”并“分散”开来的颗粒大小为10nm的有机金属OM材料。有机金属OM材料用于防止铜氧化方面是非常有效的，在几年前就确立了这个论点。而应用于PCB的表面涂覆是十分经济的。同时，即使经过存放和热老化（Storage and Thermal Aging）以后，仍有优良的可焊性。因此在浸锡沉积以前，先进行有机金属OM的表面涂覆（制备）是十分有益的。更突出的是，OM是PCB顶级（Top-Quality）的表面涂覆层之一，建立这种工艺可以广泛应用于PCB工业上，并且可用于无铅焊接的电子产品的制造中。
　　在这个技术工艺中，通过OM预浸处理可以在铜表面形成大约80nm厚的吸附层（Ad SO rb ed Laye r），因而，导致有选择性的形成Cu+，从而保护了下面的Cu。同时Cu+又作为催化剂为Sn2+提供了“电子”，使S n沉积到Cu表面上。
　　近10年来，经过0rmecons的精心研究和探索，成功地完成了含有“有机纳米金属”为PCB提供了优良的表面涂覆层。在三年以前，作为第一个以0M基的“纳米表面涂覆层”提供了市场。0M基的“纳米表面涂覆层”，不仅有足够高的抗热变（退）色（Di sc010 ration）而适用于无铅焊接条件，而且，现在新一代的0M-Ag络合的纳米表面涂覆层（Complex Nanorfinish）已经问世，并表明在抗老化、抗变（退）色和可焊性等方面有更好的性能。
　　2工艺说明和性能介绍
　　下面是OM一Ag络合的纳米表面涂覆层的工艺形成过程及其性能实验情况。
　　2 .1  工艺流程
　　工艺流程是以特种酸清洁剂开始，经过专门微蚀刻处理，然后在制板（Panels）经过短时间浸渍（调整1 0 s）后，进入活化液槽（0MN7100，35℃／90 s），经过漂洗、干燥便完成了。其加工工艺流程如下：
　　酸性清洁剂－漂洗－微蚀刻－漂洗－调整－OM液槽－去离子水漂洗－烘干
　　在制板样品经过扫描电子显微镜（SEM）和静电库伦法测量（GCM）进行结构研究（Morphology Investi2ation）。图1表示PCB的铜焊盘表面经过OM／A2纳米表面涂覆处理以后的扫描电子显微镜的图像，SEM图像表明，0M—Ag络合物是处于铜结晶的界面处，而大部分面积（区域）是铜的表面。
　　2 .2库伦法研究
　　采用静电库伦法测量（GCM，Galvanostatic Coulomet：ric Measurement）的电化学研究表明，以0M基的纳米表面涂覆是形成了新型的络合物，如图2所示。这个新型络合物的电位（电势）是明显区别于普通（单纯）的Ag处在Cu表面上的。
　　OM／Ag纳米颗粒络合物对铜的表面涂覆的关系是取决于浸渍时间的。电位（压）大小表明，铜表面将随着开始加工的进行而缓慢地减少，在40s一60s之间具有最高的覆盖率，而在60s以后的无铜的覆盖率将缓慢地下降，并在9 0 s后检测（电化学可看出）不到铜。
　　2.3 XPS研究
　　涂覆在铜表面上的OM基纳米表面涂覆层的铜和银的X-射线光一电质谱（XPS，X—Ray Photo-Electron Spectr-oscopy）深度分布（Depth Profile）表明，在回流焊的前后，Ag的深度分布，一般仅在2nm-3nm之间变动。在整个回流焊过程中，最外层表面上的Ag：Cu比率虽然有些变化，但是其变化是很小的。而在回流焊以后，对2nm深度分布的分析表明，Ag：Cu比率是没有变化的。这也表明，0M基纳米表面涂覆层不存在着银。迁移问题的烦恼，看来，银是以络合物与OM而固定下来。