適用于高精密印制電路的低賈凡尼化學(xué)鍍銀藥水
發(fā)布日期: 2023-11-06
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作者介紹：饒猛，深圳市松柏事業(yè)發(fā)展有限公司總經(jīng)理，長(zhǎng)期從事印制電路電子化學(xué)品開(kāi)發(fā)以及企業(yè)管理，深圳大學(xué)材料與化工專(zhuān)業(yè)碩士研究生企業(yè)導(dǎo)師
摘要：本文介紹了化學(xué)鍍銀藥水添加一定量的某種小分子聚醚類(lèi)非離子表面活性劑搭配某種陰離子表面活性劑，提高了溶液的潤(rùn)濕能力?；瘜W(xué)鍍銀時(shí)加快了油墨undercut位置溶液交換速度，提高了undercut位置銀離子濃度。undercut位置銅面在足夠銀濃度的狀況下發(fā)生置換反應(yīng)，銅面上形成銀鍍層?；瘜W(xué)鍍銀時(shí)undercut位置銅面置換上少量的銀鍍層，這樣與相互連接焊盤(pán)置換的銀鍍層電位差會(huì)減小?；瘜W(xué)鍍銀后油墨undercut位置咬蝕銅深度一般可控制在＜5um范圍內(nèi)，與傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀后油墨undercut位置咬蝕銅深度5-10um對(duì)比，咬銅深度明顯減小。減小了油墨undercut位置咬蝕銅深度也就降低了化學(xué)鍍銀工藝賈凡尼效應(yīng)的影響，更好的滿(mǎn)足高精細(xì)及5G微波高頻通訊印制電路板化學(xué)銀的設(shè)計(jì)應(yīng)用需求。
關(guān)鍵詞：化學(xué)鍍銀、低賈凡尼、高精細(xì)印制電路板
Abstract: The wetting ability of electroless silver plating solution was improved by adding a certain amount of a small molecule polyether non-ionic surfactant and an anionic surfactant. Electroless silver plating reduces the potential difference between the copper side of ink undercut and the silver side of an interfacing plate. You can undercut copper at a undercut position with < 5um, and you can undercut copper at a undercut position with 5-10um compared to traditional silver undercut ink. You undercut the copper undercut of ink and you're reducing the Gianni effect of electroless silver plating, again, and you can undercut chemical silver for high-precision printed circuit boards.
Key words: electroless silver plating,、low Javani,、high precision printed circuit
0引言
現(xiàn)在印制電路板（PCB）表面處理工藝主要包括：熱風(fēng)整平、有機(jī)保護(hù)膜（OSP）、電鍍鎳金、化學(xué)鍍鎳金、化學(xué)鍍鎳鈀金、化學(xué)鍍銀和化學(xué)鍍錫等幾種。隨著高精細(xì)化、微型化、盲孔/微孔化及5G高頻通訊產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)表面處理平整度、多次焊接的要求以及高頻信號(hào)完整性SI的綜合性能指標(biāo)提出更高要求；再加上節(jié)能減排、高效率、高品質(zhì)、低成本的發(fā)展趨勢(shì)；必然對(duì)表面處理工藝的選擇和應(yīng)用提出更高的要求。
化學(xué)鍍銀工藝具有：操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、作業(yè)反應(yīng)溫度需求低、生產(chǎn)成本適中、廢水容易處理等特點(diǎn)；化學(xué)鍍銀層能耐多次焊接，不影響5G高頻信號(hào)傳輸，沒(méi)有趨膚效應(yīng)影響，適用于鋁線bonding的優(yōu)點(diǎn)。包括歐洲愛(ài)立信、國(guó)內(nèi)華為、中興等眾多5G高頻通訊以及微波產(chǎn)品已廣泛使用化學(xué)鍍銀工藝。相比其他表面處理工藝：OSP工藝在多次焊接、鋁線bonding方面遠(yuǎn)差于化學(xué)鍍銀；化學(xué)鍍鎳金/化學(xué)鍍鎳鈀金及化學(xué)鍍錫工藝在高效率、低成本、高頻信號(hào)傳輸、節(jié)能減排等方面也差于化學(xué)鍍銀；熱風(fēng)整平、電鍍鎳金鍍層整平度已不能與化學(xué)鍍銀媲美，其他方面更不能相提并論。然而目前化學(xué)鍍銀工藝也有自身的缺陷—賈凡尼效應(yīng)。各化學(xué)鍍銀藥水公司不斷調(diào)整工藝管控參數(shù)、優(yōu)化藥水配方及改善前制程的影響，賈凡尼效應(yīng)得到了一定的改善；化學(xué)鍍銀后油墨undercut位置咬蝕銅深度一般可控制在：5-10um范圍內(nèi)，符合行業(yè)要求；但在精細(xì)電路板上應(yīng)用影響還是比較明顯。本文主要講述化學(xué)鍍銀藥水添加了一定量的某種小分子聚醚類(lèi)非離子表面活性劑搭配某種陰離子表面活性劑，提高了溶液的潤(rùn)濕能力。化學(xué)鍍銀時(shí)加快了油墨undercut位置溶液交換速度，提高了 undercut位置銀離子濃度。undercut位置銅面在足夠銀濃度的狀況下發(fā)生置換反應(yīng)，銅面上形成銀鍍層?；瘜W(xué)鍍銀時(shí)undercut位置銅面置換上少量的銀鍍層，這樣與相互連接焊盤(pán)置換的銀鍍層電位差會(huì)減小。化學(xué)鍍銀后油墨undercut位置咬蝕銅深度一般可控制在＜5um范圍內(nèi)，降低了化學(xué)鍍銀工藝賈凡尼效應(yīng)的影響。
1化學(xué)鍍銀賈凡尼產(chǎn)生機(jī)理
賈凡尼效應(yīng)又稱(chēng)原電池效應(yīng)、電偶腐蝕，是指：兩種不同標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位的金屬，互相緊密連接，并同時(shí)在可導(dǎo)電電解質(zhì)溶液中；通過(guò)電解質(zhì)產(chǎn)生電流，繼而產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。還原電位處于下位的金屬被氧化形成陽(yáng)極，產(chǎn)生電偶腐蝕；兩者的電位差越大，還原電位處于下位的金屬越容易被腐蝕。這種現(xiàn)象是意大利物理學(xué)家Luigi Galvani（1737-1798）發(fā)現(xiàn)的，故此叫做賈凡尼腐蝕。
PCB阻焊工藝顯影后油墨層或多或少都會(huì)產(chǎn)生側(cè)蝕，油墨undercut位置形成狹小的裂縫。此位置化學(xué)鍍銀溶液不能充分的交換，銅面得不到足夠的Ag+離子置換，無(wú)法形成銀鍍層。油墨undercut位置裸露銅面和相互連接焊盤(pán)的化學(xué)鍍銀面，同在化學(xué)鍍銀槽液內(nèi)；并且Ag比Cu標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位大0.456V。這種已完全具備了賈凡尼產(chǎn)生的三大條件：①金屬電位差，②相互緊密連接，③同時(shí)在一種導(dǎo)電電解質(zhì)溶液中；故此化學(xué)鍍銀位置Ag+快速得到電子還原為Ag鍍層，反之油墨undercut位置裸露Cu不斷失去電子氧化為Cu2+形成凹陷?；瘜W(xué)鍍銀在阻焊位置典型的賈凡尼現(xiàn)象如圖1所示。
表1：常用金屬在酸性溶液中標(biāo)準(zhǔn)還原電位表：
2實(shí)驗(yàn)部分
2.1主要儀器及設(shè)備
2.3.1工藝流程
進(jìn)板→除油→兩道純水洗→微蝕→兩道純水洗→預(yù)浸→化學(xué)鍍銀→兩道純水洗→去離子清洗→兩道純水洗→強(qiáng)風(fēng)吹干→熱風(fēng)吹干→冷風(fēng)吹干→出板。
2.3.2 流程作用：
表2：化學(xué)鍍銀參數(shù)配置表
2.5賈凡尼測(cè)量方法
2.6.1傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀藥水實(shí)驗(yàn)：
2.6.1 .1實(shí)驗(yàn)條件：
傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀配方藥水不調(diào)整，按照2.4參數(shù)控制。微蝕量：1.0um、化學(xué)鍍銀層厚度：0.23um。
2.6.1 .2賈凡尼效應(yīng)測(cè)試：
銅厚：43.9um，賈凡尼測(cè)試位置銅咬蝕6.6um；咬蝕：15.0%；結(jié)果判定：合格。
采用傳統(tǒng)配方，根據(jù)測(cè)試板實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲取到典型的賈凡尼效果，詳細(xì)測(cè)試如圖4傳統(tǒng)配方賈凡尼效應(yīng)測(cè)試圖。
2.6.2.1實(shí)驗(yàn)條件：
傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀配方藥水加入一定量的某種小分子聚醚類(lèi)非離子表面活性劑搭配某種陰離子表面活性劑，命名為化學(xué)鍍銀SB-41。SB-41藥水和傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀藥水測(cè)試工藝參數(shù)完全一樣，微蝕量：1.0um、化學(xué)鍍銀層厚度：0.23um。
2.6.2.2賈凡尼效應(yīng)測(cè)試
銅厚：43.5um、賈凡尼測(cè)試位置銅咬蝕2.9um,咬蝕：6.7%；結(jié)果判定：合格。
與傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀對(duì)比undercut位置銅層咬蝕狀況明顯減小，賈凡尼效應(yīng)影響顯著減弱。詳細(xì)測(cè)量如圖5所示。
針對(duì)優(yōu)化配方后的化學(xué)鍍銀測(cè)試板，模擬終端客戶(hù)的制程條件，過(guò)三次無(wú)鉛回流焊接的老化處理，典型無(wú)鉛回流爐溫曲線如圖6所示，觀察測(cè)試板的焊盤(pán)外觀，銀面無(wú)變色現(xiàn)象；結(jié)果判定：合格。焊盤(pán)外觀顏色詳細(xì)參見(jiàn)表3三次無(wú)鉛回流后測(cè)試板外觀圖所示。
2.6.2.4三次回流板潤(rùn)濕天平測(cè)試：
本文闡述傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀藥水通過(guò)添加一定量的某種小分子聚醚類(lèi)非離子表面活性劑搭配某種陰離子表面活性劑提高了溶液的潤(rùn)濕能力，化學(xué)鍍銀時(shí)減小了印制電路油墨undercut位置的銅面和連接焊盤(pán)銀面的電位差；從而降低了化學(xué)鍍銀賈凡尼效應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)表明SB-41化學(xué)鍍銀測(cè)試板undercut位置銅層咬蝕2.9um，咬銅比例：6.7%；傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀測(cè)試板undercut位置銅層咬蝕6.6um，咬銅比例：15%。兩者對(duì)比SB-41藥水undercut位置銅層咬蝕狀況明顯減小，降低了化學(xué)鍍銀賈凡尼效應(yīng)的不良影響。三次回流后銀面顏色沒(méi)有變化，沾錫天平測(cè)試可焊性良好；更加適合當(dāng)前高精密以及高可靠性5G高頻通訊產(chǎn)品PCB表面鍍層化學(xué)鍍銀的設(shè)計(jì)以及質(zhì)量交付需求，符合當(dāng)前印制電路技術(shù)的趨勢(shì)需求。
4、參考文獻(xiàn)
(1).房成玲，何為，陳苑明，唐耀 ，印制電路銅面化學(xué)鍍銀及其高頻信號(hào)傳輸損耗研究 印制電路信息 卷30 S01 16-20 2022
(2).王玉，王峰，魏新啟，趙麗，賈忠中， 高頻高速板材于通信產(chǎn)品的需求及可靠性研究 電子工藝技術(shù) 卷41 3 182-186 2020
(3).白蓉生，賈凡尼腐蝕與電化遷移 印制電路資訊 卷0 3 92-97 2018
(4).聶錦華，肖志勇，何自立，復(fù)合表面處理賈凡尼效應(yīng)的研究 2013 印制電路信息 9 40-42 2013
(5).李寧，化學(xué)鍍實(shí)用技術(shù) 2012
(6).杜森，沉銀工藝側(cè)蝕缺陷的試驗(yàn)研究 印制電路信息 8 40-46 2012
(7).安維，曾福林，李敬科，Im-Ag表面處理藥水性能研究 電子工藝技術(shù) 卷39 1 28-31 2018[8]方景禮，取代化學(xué)鎳金的新型堿性化學(xué)銀工藝的原理、特點(diǎn)與應(yīng)用 印制電路信息 5 1-7 2013
(8).寧建明、李飛軍、黃殷
摘要：本文介紹了化學(xué)鍍銀藥水添加一定量的某種小分子聚醚類(lèi)非離子表面活性劑搭配某種陰離子表面活性劑，提高了溶液的潤(rùn)濕能力?；瘜W(xué)鍍銀時(shí)加快了油墨undercut位置溶液交換速度，提高了undercut位置銀離子濃度。undercut位置銅面在足夠銀濃度的狀況下發(fā)生置換反應(yīng)，銅面上形成銀鍍層?；瘜W(xué)鍍銀時(shí)undercut位置銅面置換上少量的銀鍍層，這樣與相互連接焊盤(pán)置換的銀鍍層電位差會(huì)減小?；瘜W(xué)鍍銀后油墨undercut位置咬蝕銅深度一般可控制在＜5um范圍內(nèi)，與傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀后油墨undercut位置咬蝕銅深度5-10um對(duì)比，咬銅深度明顯減小。減小了油墨undercut位置咬蝕銅深度也就降低了化學(xué)鍍銀工藝賈凡尼效應(yīng)的影響，更好的滿(mǎn)足高精細(xì)及5G微波高頻通訊印制電路板化學(xué)銀的設(shè)計(jì)應(yīng)用需求。
關(guān)鍵詞：化學(xué)鍍銀、低賈凡尼、高精細(xì)印制電路板
Abstract: The wetting ability of electroless silver plating solution was improved by adding a certain amount of a small molecule polyether non-ionic surfactant and an anionic surfactant. Electroless silver plating reduces the potential difference between the copper side of ink undercut and the silver side of an interfacing plate. You can undercut copper at a undercut position with < 5um, and you can undercut copper at a undercut position with 5-10um compared to traditional silver undercut ink. You undercut the copper undercut of ink and you're reducing the Gianni effect of electroless silver plating, again, and you can undercut chemical silver for high-precision printed circuit boards.
Key words: electroless silver plating,、low Javani,、high precision printed circuit
0引言
現(xiàn)在印制電路板（PCB）表面處理工藝主要包括：熱風(fēng)整平、有機(jī)保護(hù)膜（OSP）、電鍍鎳金、化學(xué)鍍鎳金、化學(xué)鍍鎳鈀金、化學(xué)鍍銀和化學(xué)鍍錫等幾種。隨著高精細(xì)化、微型化、盲孔/微孔化及5G高頻通訊產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)表面處理平整度、多次焊接的要求以及高頻信號(hào)完整性SI的綜合性能指標(biāo)提出更高要求；再加上節(jié)能減排、高效率、高品質(zhì)、低成本的發(fā)展趨勢(shì)；必然對(duì)表面處理工藝的選擇和應(yīng)用提出更高的要求。
化學(xué)鍍銀工藝具有：操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、作業(yè)反應(yīng)溫度需求低、生產(chǎn)成本適中、廢水容易處理等特點(diǎn)；化學(xué)鍍銀層能耐多次焊接，不影響5G高頻信號(hào)傳輸，沒(méi)有趨膚效應(yīng)影響，適用于鋁線bonding的優(yōu)點(diǎn)。包括歐洲愛(ài)立信、國(guó)內(nèi)華為、中興等眾多5G高頻通訊以及微波產(chǎn)品已廣泛使用化學(xué)鍍銀工藝。相比其他表面處理工藝：OSP工藝在多次焊接、鋁線bonding方面遠(yuǎn)差于化學(xué)鍍銀；化學(xué)鍍鎳金/化學(xué)鍍鎳鈀金及化學(xué)鍍錫工藝在高效率、低成本、高頻信號(hào)傳輸、節(jié)能減排等方面也差于化學(xué)鍍銀；熱風(fēng)整平、電鍍鎳金鍍層整平度已不能與化學(xué)鍍銀媲美，其他方面更不能相提并論。然而目前化學(xué)鍍銀工藝也有自身的缺陷—賈凡尼效應(yīng)。各化學(xué)鍍銀藥水公司不斷調(diào)整工藝管控參數(shù)、優(yōu)化藥水配方及改善前制程的影響，賈凡尼效應(yīng)得到了一定的改善；化學(xué)鍍銀后油墨undercut位置咬蝕銅深度一般可控制在：5-10um范圍內(nèi)，符合行業(yè)要求；但在精細(xì)電路板上應(yīng)用影響還是比較明顯。本文主要講述化學(xué)鍍銀藥水添加了一定量的某種小分子聚醚類(lèi)非離子表面活性劑搭配某種陰離子表面活性劑，提高了溶液的潤(rùn)濕能力。化學(xué)鍍銀時(shí)加快了油墨undercut位置溶液交換速度，提高了 undercut位置銀離子濃度。undercut位置銅面在足夠銀濃度的狀況下發(fā)生置換反應(yīng)，銅面上形成銀鍍層?；瘜W(xué)鍍銀時(shí)undercut位置銅面置換上少量的銀鍍層，這樣與相互連接焊盤(pán)置換的銀鍍層電位差會(huì)減小。化學(xué)鍍銀后油墨undercut位置咬蝕銅深度一般可控制在＜5um范圍內(nèi)，降低了化學(xué)鍍銀工藝賈凡尼效應(yīng)的影響。
1化學(xué)鍍銀賈凡尼產(chǎn)生機(jī)理
賈凡尼效應(yīng)又稱(chēng)原電池效應(yīng)、電偶腐蝕，是指：兩種不同標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位的金屬，互相緊密連接，并同時(shí)在可導(dǎo)電電解質(zhì)溶液中；通過(guò)電解質(zhì)產(chǎn)生電流，繼而產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。還原電位處于下位的金屬被氧化形成陽(yáng)極，產(chǎn)生電偶腐蝕；兩者的電位差越大，還原電位處于下位的金屬越容易被腐蝕。這種現(xiàn)象是意大利物理學(xué)家Luigi Galvani（1737-1798）發(fā)現(xiàn)的，故此叫做賈凡尼腐蝕。
PCB阻焊工藝顯影后油墨層或多或少都會(huì)產(chǎn)生側(cè)蝕，油墨undercut位置形成狹小的裂縫。此位置化學(xué)鍍銀溶液不能充分的交換，銅面得不到足夠的Ag+離子置換，無(wú)法形成銀鍍層。油墨undercut位置裸露銅面和相互連接焊盤(pán)的化學(xué)鍍銀面，同在化學(xué)鍍銀槽液內(nèi)；并且Ag比Cu標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位大0.456V。這種已完全具備了賈凡尼產(chǎn)生的三大條件：①金屬電位差，②相互緊密連接，③同時(shí)在一種導(dǎo)電電解質(zhì)溶液中；故此化學(xué)鍍銀位置Ag+快速得到電子還原為Ag鍍層，反之油墨undercut位置裸露Cu不斷失去電子氧化為Cu2+形成凹陷?；瘜W(xué)鍍銀在阻焊位置典型的賈凡尼現(xiàn)象如圖1所示。
圖1化學(xué)鍍銀賈凡尼現(xiàn)象示意圖
化學(xué)鍍銀鍍層在一些典型位置發(fā)生的賈凡尼現(xiàn)象，最根本還是銅線路導(dǎo)體與銀鍍層兩者導(dǎo)電金屬的電位差，在化學(xué)鍍銀制程中，不可避免的酸性環(huán)境造成，表1列舉了常用金屬在酸性溶液中的標(biāo)準(zhǔn)電極電位。高電位者容易得到電子被還原，低電位者容易失去電子被氧化，電位差越大賈凡尼腐蝕越明顯。表1：常用金屬在酸性溶液中標(biāo)準(zhǔn)還原電位表：
| 序號(hào) | 電極反應(yīng) | 標(biāo)準(zhǔn)電極電位 |
| 1 | Au3++3e=Au | E°=1.50V |
| 2 | Pt2++2e=Pt | E°=1.20V |
| 3 | Pd2++2e=Pd | E°=0.987V |
| 4 | Hg2++2e=Hg | E°=0.854V |
| 5 | Ag++e=Ag | E°=0.799V |
| 6 | Cu2++2e=Cu | E°=0.34V |
| 7 | Sn4++2e=Sn2+ | E°=0.15V |
| 8 | Sn2++2e=Sn | E°=-0.136V |
| 9 | Ni2++2e=Ni | E°=-0.25V |
| 10 | Co2++2e=Co | E°=-0.28V |
| 11 | Fe2++2e=Fe | E°=-0.44V |
| 12 | Zn2++2e=Zn | E°=-0.763 |
| 13 | Al3++3e=Al | E°=-1.66V |
| 14 | Mg2++2e=Mg | E°=-2.37V |
| 15 | Ca2++2e=Ca | E°=-2.87V |
| 16 | K2++2e=K | E°=-2.93V |
| 17 | Li++e=Li | E°=-3.04V |
2實(shí)驗(yàn)部分
2.1主要儀器及設(shè)備
- 100L化學(xué)鍍銀槽中試測(cè)試線；
- 鍍層測(cè)厚儀X-RAY型號(hào)：牛津CMI900；
- 金相顯微鏡（含偏光系統(tǒng)）型號(hào)：CX-40M及全套切片制作設(shè)備。
- 油墨—容大H9100、油墨厚度：30±2μm、銅厚：43±2um
- 圖形設(shè)計(jì)：100mm2焊盤(pán)、1mm2焊盤(pán)中間0.1mm線寬連接，詳細(xì)設(shè)計(jì)示意圖參見(jiàn)圖2化學(xué)鍍銀賈凡尼測(cè)試圖形所示。
圖 2 化學(xué)鍍銀賈凡尼測(cè)試圖形設(shè)計(jì)
2.3工藝流程及作用： 2.3.1工藝流程
進(jìn)板→除油→兩道純水洗→微蝕→兩道純水洗→預(yù)浸→化學(xué)鍍銀→兩道純水洗→去離子清洗→兩道純水洗→強(qiáng)風(fēng)吹干→熱風(fēng)吹干→冷風(fēng)吹干→出板。
2.3.2 流程作用：
- 除油→清潔板面，去除銅面氧化物；
- 微蝕→粗化銅面增加銀層和銅層的結(jié)合力；
- 預(yù)浸→潤(rùn)濕板面，去除銅面氧化，保護(hù)化學(xué)鍍銀槽不被污染；
- 化學(xué)鍍銀→銅面置換上一層均勻致密的銀層，保護(hù)銅面增加可焊性；
- 去離子清洗→清潔板面，清潔銀層空隙內(nèi)殘留的藥水，保護(hù)銀面；
- 純水洗→清潔板面，防止藥水交叉污染；
- 強(qiáng)風(fēng)、熱風(fēng)、冷風(fēng)吹干→干燥化學(xué)鍍銀板，防止氧化。
表2：化學(xué)鍍銀參數(shù)配置表
| 缸號(hào) | 成份 | 濃度 | 溫度（℃） | 處理時(shí)間（sec） |
| 除油 | PC-659 | 10% | 50 | 60 |
| 水洗*2 | 純水 | 100% | 室溫 | 60 |
| 微蝕 | 硫酸 | 5% | 30 | 50 |
| ME-100A | 60g/L | |||
| ME-100B | 30ml/L | |||
| Cu2+ | 6.3g/L | |||
| 水洗*2 | 純水 | 100% | 室溫 | 60 |
| 預(yù)浸 | 硝酸（AR） | 6ml/L | 40 | 40 |
| NSB-41A | 25% | |||
| NSB-41B | 3% | |||
| 化學(xué)鍍銀 | 硝酸（AR） | 8ml/L | 50 | 75 |
| NSB-41A | 25% | |||
| NSB-41B | 4% | |||
| NSB-41C | 2% | |||
| 水洗*2 | 純水 | 100% | 室溫 | 60 |
| 去離子清洗 | NSB-402 | 25% | 35 | 30 |
| 水洗*2 | 純水 | 100% | 室溫 | 60 |
| 強(qiáng)風(fēng)吹干 | / | / | 室溫 | 5 |
| 熱風(fēng)吹干 | / | / | 80 | 36 |
| 冷風(fēng)吹干 | / | / | 室溫 | 5 |
2.5賈凡尼測(cè)量方法
- 測(cè)試板化學(xué)鍍銀后做金相切片；
- 金相觀察1*1mm小焊盤(pán)線路油墨undercut位置銅層咬蝕狀況；
- 賈凡尼測(cè)試數(shù)據(jù)：a線和b線垂直距離記錄為A,測(cè)量銅層厚度記錄為B；
- 賈凡尼要求：A/B＜20%，詳細(xì)的賈凡尼測(cè)試如圖3化學(xué)鍍銀賈凡尼測(cè)試示意圖所示。
圖3：化學(xué)鍍銀賈凡尼測(cè)試示意圖
2.6實(shí)驗(yàn)條件及結(jié)果2.6.1傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀藥水實(shí)驗(yàn)：
2.6.1 .1實(shí)驗(yàn)條件：
傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀配方藥水不調(diào)整，按照2.4參數(shù)控制。微蝕量：1.0um、化學(xué)鍍銀層厚度：0.23um。
2.6.1 .2賈凡尼效應(yīng)測(cè)試：
銅厚：43.9um，賈凡尼測(cè)試位置銅咬蝕6.6um；咬蝕：15.0%；結(jié)果判定：合格。
采用傳統(tǒng)配方，根據(jù)測(cè)試板實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲取到典型的賈凡尼效果，詳細(xì)測(cè)試如圖4傳統(tǒng)配方賈凡尼效應(yīng)測(cè)試圖。
圖4：傳統(tǒng)配方賈凡尼效應(yīng)測(cè)試圖
2.6.2 調(diào)整后的化學(xué)鍍銀藥水實(shí)驗(yàn)：2.6.2.1實(shí)驗(yàn)條件：
傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀配方藥水加入一定量的某種小分子聚醚類(lèi)非離子表面活性劑搭配某種陰離子表面活性劑，命名為化學(xué)鍍銀SB-41。SB-41藥水和傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀藥水測(cè)試工藝參數(shù)完全一樣，微蝕量：1.0um、化學(xué)鍍銀層厚度：0.23um。
2.6.2.2賈凡尼效應(yīng)測(cè)試
銅厚：43.5um、賈凡尼測(cè)試位置銅咬蝕2.9um,咬蝕：6.7%；結(jié)果判定：合格。
與傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀對(duì)比undercut位置銅層咬蝕狀況明顯減小，賈凡尼效應(yīng)影響顯著減弱。詳細(xì)測(cè)量如圖5所示。
圖5：優(yōu)化配方后賈凡尼測(cè)量
2.6.2.3 回流焊變色測(cè)試：針對(duì)優(yōu)化配方后的化學(xué)鍍銀測(cè)試板，模擬終端客戶(hù)的制程條件，過(guò)三次無(wú)鉛回流焊接的老化處理，典型無(wú)鉛回流爐溫曲線如圖6所示，觀察測(cè)試板的焊盤(pán)外觀，銀面無(wú)變色現(xiàn)象；結(jié)果判定：合格。焊盤(pán)外觀顏色詳細(xì)參見(jiàn)表3三次無(wú)鉛回流后測(cè)試板外觀圖所示。
圖6：典型無(wú)鉛回流溫度曲線圖表
3：三次無(wú)鉛回流后測(cè)試板外觀圖
- 測(cè)試機(jī)構(gòu)：華測(cè)實(shí)驗(yàn)室
- 測(cè)試設(shè)備：詳細(xì)如表4測(cè)試設(shè)備型號(hào)所示
- 測(cè)試結(jié)果：測(cè)試板過(guò)三次回流后潤(rùn)濕天平測(cè)試結(jié)果：潤(rùn)濕性良好，判定合格。
- 環(huán)境條件：
- 22.5℃ 濕度：51%RH
- 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：IPCJ-STD-003C-2014
- 測(cè)試條件：如表5測(cè)試參數(shù)設(shè)置
- 測(cè)試結(jié)論：參照潤(rùn)濕天平測(cè)試數(shù)據(jù)，優(yōu)化配方后焊接潤(rùn)濕性能良好，詳細(xì)見(jiàn)圖7潤(rùn)濕沾錫時(shí)間曲線以及圖8沾錫外觀圖所示。
圖7：潤(rùn)濕沾錫時(shí)間曲線圖
圖8：潤(rùn)濕天平沾錫外觀
本文闡述傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀藥水通過(guò)添加一定量的某種小分子聚醚類(lèi)非離子表面活性劑搭配某種陰離子表面活性劑提高了溶液的潤(rùn)濕能力，化學(xué)鍍銀時(shí)減小了印制電路油墨undercut位置的銅面和連接焊盤(pán)銀面的電位差；從而降低了化學(xué)鍍銀賈凡尼效應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)表明SB-41化學(xué)鍍銀測(cè)試板undercut位置銅層咬蝕2.9um，咬銅比例：6.7%；傳統(tǒng)化學(xué)鍍銀測(cè)試板undercut位置銅層咬蝕6.6um，咬銅比例：15%。兩者對(duì)比SB-41藥水undercut位置銅層咬蝕狀況明顯減小，降低了化學(xué)鍍銀賈凡尼效應(yīng)的不良影響。三次回流后銀面顏色沒(méi)有變化，沾錫天平測(cè)試可焊性良好；更加適合當(dāng)前高精密以及高可靠性5G高頻通訊產(chǎn)品PCB表面鍍層化學(xué)鍍銀的設(shè)計(jì)以及質(zhì)量交付需求，符合當(dāng)前印制電路技術(shù)的趨勢(shì)需求。
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