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PCB厂家贾凡尼效应的基本概念、原因分析和改善方法

文章来源:责任编辑作者:王灿 查看手机网址
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人气:8398发布日期:2016-04-26 08:54【

  PCB厂家的贾凡尼现象或贾凡尼效应是指两种金属由于电位差的缘故,通过介质产生了电流,继而产生了电化学反应,电位高的阳极被氧化。

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  一、沉银板的生产流程

  除油→水洗→微蚀 →水洗→预浸→沉银→抗氧化→水洗 →水平烘干

  二、化学银及贾凡尼效应原理

  众所周知,化学沉银的反应机理非常简单,即为简单的金属置换反应,其反应过程可以表达为:

  Ag++e-=Ag E=0.799

  Cu+++ 2e-=Cu E=0.340

  2Ag++Cu=2Ag+Cu++ E=0.459

  在正常条件下,由于银与铜能发生置换反应,由于不同金属元素化学置换电动势差异,低电势元素会被高电势元素所氧化(丢电子),而高电动势元素得到电子而还原,在沉银缸中,Ag离子在此反应得到电子还原(2Ag+ + 2e →2Ag,半反应电动势E0=0.799volts),铜被氧化丢电子(Cu-→Cu2++2e-,半反应电动势=0.340volts),这样铜的氧化和银离子的还原同时进行,形成均匀的镀银层,如上反应式及图1所示。然而,如果阻焊层和铜线路之间出现“缝隙”,缝隙里银离子的供应就会受限,阻焊层下面的铜可以被腐蚀为铜离子,为裂缝外的铜焊盘上的银离子还原反应提供电子(如图2所示)。由于所需的电子数量与还原的银离子数量成比例,贾凡尼效应的强度随暴露铜焊盘表面积及镀银层厚度而增加。

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  化学银层经过一定厚度的沉积,就可以实现对铜面的保护,顺利完成焊接保护的使命,但是往往事与愿违。沉银过程中并非一帆风顺,我们都知道PCB表面经过油墨印刷后才进行表面涂覆处理,而油墨印刷后PCB的铜面将会呈现另外一种景象。阻焊制程中由于显影的作用油墨或多或少的存在侧蚀,因此加工出来的油墨往往呈现下图的形态:

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  这种形态的油墨结构就提供了化银所谓的“贾凡尼效应”发生的良好环境。这种油墨的undercut 通常会形成狭小的裂缝,而裂缝中溶液无法交换,无法提供足够的Ag离子。但是在电解质溶液中Cu不断的失去电子变成Cu离子,而与此同时溶液中的Ag离子又不断的得到电子,沉积在裸露的铜面。直至溶液中Ag离子得到电子与Cu失去电子水平达到平衡,反应才会终止。因此“贾凡尼”出现的位置表现为银的厚度比正常位置厚。

  三、沉银板的贾凡尼效应造成的主要缺陷及改善措施

  沉银板的贾凡尼效应造成的主要缺陷为由于铜厚不足造成的开路,主要有以下两种:

  1.0.焊盘和被阻焊覆盖的线路连接的颈部位置开路

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  对于此种贾凡尼效应的风险可以通过以下方法防止或减少:

  (1)控制浸银微蚀在要求的微蚀量内;

  (2)在设计中避免大的铜面和细小铜线路结合,增加泪滴设计;

  (3)通过优化阻焊前处理、曝光、固化、显影工艺及使用抗化学阻焊油墨来提高阻焊油的结合力,避免出现侧蚀或阻焊油墨脱落的现象;

  2.0.盲孔在浸银后出现空洞导致开路

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  对于此种线路板贾凡尼效应的风险可以通过以下方法防止或减少:

  (1)提高电镀孔铜层均匀性和孔铜厚度;

  (2)在保证客户正常沉银品质的情况下,尽量减少沉银前处理微蚀时间和沉银时间;

  (3)在前处理和沉银槽液中安装超声波或喷流器也有很大改善作用。

ps:部分图片来源于网络,如有侵权,请联系我们删除

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