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作者: 发布时间:2012-02-22 17:17:57 来源: 繁体版
贾凡尼现象或贾凡尼效应是指两种金属由于存在电位差,通过介质产生了电流,继而产生了电化学反应,致使电位高的阳极被氧化的现象.本文中我们将各方面探讨分析PCB化学镀银工艺中贾凡尼现象存在的原因和处理方法。
  一、

贾凡尼现象或贾凡尼效应是指两种金属由于存在电位差,通过介质产生了电流,继而产生了电化学反应,致使电位高的阳极被氧化的现象.本文中我们将各方面探讨分析PCB化学镀银工艺中贾凡尼现象存在的原因和处理方法。85y自动化在线网

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  一、  化学银及贾凡尼效应原理85y自动化在线网
  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:85y自动化在线网
  Ag++e-=Ag E=0.79985y自动化在线网
  Cu+++ 2e-=Cu E=0.34085y自动化在线网
  2Ag++Cu=2Ag+Cu++ E=0.45985y自动化在线网
  正常情况下反应自发进行,可用下图表示:
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                   化学银及贾凡尼效应原理  www.elecfans.com85y自动化在线网
  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。可用下图表示:
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  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。整个过程可用下图表示:
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二、  贾凡尼效应的影响因素分析85y自动化在线网
  通过上面内容介绍可以了解,“贾凡尼效应”的产生实际上有两个主要因素:一;置换反应存在;二、局部的离子供应不足;85y自动化在线网
  关于置换反应,化学沉银、化学沉金等很多沉积本身都是此类反应,但是问题的关键是反应的程度。拿化学银和化金来讲,化学浸金的厚度一般在0.05~0.1um,而化学银的厚度一般在0.15~0.5um 之间,因此化金没有的问题发生在化学银工艺中。85y自动化在线网
  而对于局部由于缝隙导致的离子供应不足的问题,笔者认为绿油工艺中可能有两个因素影响较大:一个因素是油墨的侧蚀;另外的一个因素可能是油墨与铜层之间的结合力。对此可用下图加以说明:
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  简单的说影响“贾凡尼效应的因素可总结为:化学银厚度、油墨与铜结合力、油墨侧蚀大小85y自动化在线网
  1 试验部分85y自动化在线网
  试验主要结合前面分析与实际过程中参数设计了DOE ,选定因子分别为:沉银速度(决定银厚)、阻焊前处理磨痕(决定结合力)、油墨型号、显影速度、曝光级数(三者影响油墨侧蚀)85y自动化在线网
  DOE实验的设计及结果
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  注:1、沉银速度为1.9m/min时,平均银厚为0.30um,沉银速度为1.3m/min时,平均银厚为0.40um。85y自动化在线网
  2、所有试验结果均符合华为标准线条深度的20%。85y自动化在线网
  2 数据分析85y自动化在线网
 应用minitab分析,绘出主效应图如下:
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  从主效应图中可以看出,在试验的5个因素中,沉银速度是影响贾凡尼效应最大的因素,曝光级数也对贾凡尼效应有较大的影响,显影速度、油墨型号和磨痕对贾凡尼效应没有显著的影响。


PCB化学镀银工艺中贾凡尼现象产生的原因与解决方法
  
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