贾凡尼效应PCB技术
贾凡尼效应
目录
n什么是贾凡尼效应？
贾凡尼效应的定义
金属电位差表
n贾凡尼效应原理说明
n贾凡尼效应案例说明
化银断脖子
化银断脖子的图片说明
化银断脖子的原因
化银断脖子的预防措施(改善方案)
选化板的贾凡尼效应
选化板贾凡尼效应的图示说明
选化板贾凡尼效应的预防措施(改善方案)
MODULE板的贾凡尼效应
MODULE板贾凡尼效应的图示说明
MODULE板贾凡尼效应的预防措施(改善方案)
什么是贾凡尼效应?
贾凡尼效应的定义
n贾凡尼效应,GalvanicEffect;
n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，致使电位较低的阳极被氧化(腐蚀or咬蚀)的现象;
金属的电位差表
贾凡尼效应的原理图标说明
贾凡尼效应的案例说明
化银断脖子
化银断脖子的图示说明(I)
化银断脖子的图示说明(II)
n上图三种图片可从不同角度清楚看到贾凡尼效应所产生的不良显现：有凹槽;
n咬蚀部分多出现在防焊油墨下UNDER-CUT结束处(即铜面与防焊完全密合处的前端,咬蚀处从上方及左右侧面同时被咬蚀,形状类似脖子状,故业界习惯称此缺陷为”断脖子”;
化银断脖子的原理说明
n化银及贾凡尼效应原理
n化银的反应机理即为简单的金属置换反应，反应过程可以表达为：
nAg＋＋e-=AgE=0.
nCu+++2e-=CuE=0.
n2Ag＋＋Cu=2Ag+Cu++E=0.
n在正常情形下，反应自发进行;铜为阳极亦为阴极。铜面之氧化反应及银离子之还原反应同时发生，从而形成在铜面上均匀的银层;(如下图)
n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;
上图为银离子与铜离子置换反应，银附在铜上时铜离子就会有相应的丢失
PCB表面经过油墨印刷后才进行表面涂覆处;
铜离子可以透过银层与外界的银离子发生置换，而使更多的银沉积;因为S/M和铜面良好的结合力，在S/M和铜的交接处，铜不会受到攻击;
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;
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,所以在此点上的铜就成为牺牲阳极;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;其过程如下图说明.
药液在S/M之under-cut处的残留，抑制了银最初的沉积而会导致在角落处漏铜。漏铜处的铜原子不需要透过银层与外界的银离子置换，因而置换反应会更容易发生，同时较大的银面以及原电池的形成也会加速此角落处铜的咬蚀;(如上页图示说明)
n化银厚度与贾凡尼效应程度关系(成正比)
由于沉积银离子所需之电子量与所曝露之铜（面积）及所需沉积之（银厚）是成比例的，故银愈厚则裂缝中铜面被咬蚀深度就愈深;
n样品一:
标准流程条件(如前表)
银厚0.25m(on1.9mmx1.9mmpad)
n样品二:
银槽速度减半以增加银厚来增加贾凡尼效应
银厚0.46m(on1.9mmx1.9mmpad)
n检查重点
连接通孔大铜面(总表面积为8.3mm2)之细线路(20m)(因此线路易发生严重的贾凡尼效应)
n化银厚度与贾凡尼效应程度关系(成正比)
n“贾凡尼”效应之结论
在正常生产条件下(样品一)，铜线上没有或只有很轻度的贾凡尼效应
将银槽时间增加二倍以增加银厚(样品二)显示在铜线上有中度的贾凡尼效应产生(银愈厚，贾凡尼效应愈严重)
n化银断脖子的影响因素
n化银“贾凡尼效应”的产生实际上有两个主要因素：
置换反应存在；
n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，因此化金较少出现的问题会比较发生在化学银工艺中;
n造成裂缝之环境(腐蚀性)
n微蚀的浓度
n银槽溶液(pH)
n阴极(曝露之铜面)与阳极(绿漆交界下之铜线)之面积比
n电子转移数目(与银厚度成正比)
局部的离子供应不足；
n防焊油墨的侧蚀(UNDER-CUT);
n防焊油墨的附着力不良;
n化银断脖子的预防措施(改善方案)
n控制置换反映的速率
控制化银前处理微蚀速率(中下限);
控制化银预浸与化银槽的作业时间/温度/浓度;在保证银厚的前提下,使其条件走中下限;
控制化银重工,重工最多只可重工一次;
线路增加增粗设计(如加泪滴…);尤其是与防焊交接处线宽8mil者;
n设计方案1:加锥形设计;
n优势:多数客户认可此类设计;
n缺陷:由于影像转移制程偏移,易造成线路UNDER-CUT处(锥形尖端处)未补偿到或补偿不足;
n设计方案2:加柱状设计;
n优势:较易控制补偿区域,可消除补偿不到的隐患;
n缺陷:可能会影响到客户线路阻抗的设计规则,需事先与客户确认;
n控制防焊的侧蚀与附着力
防焊曝光能量
防焊显影条件
油墨型号
烘烤条件
…
n控制置换反映的速率
线路增加增粗设计(如加泪滴…);尤其是与防焊交接处线宽8mil者;
n设计方案1:加锥形设计;
n以下2个（A,B)条件下，都必须添加泪滴以便防止断脖子
nA:条件下：
n1.）所有与孔以及线路连接;
n2.）所有孔开窗，孔内需要化银;
n3.)线宽小于或者等于5mil时（此线路容易蚀刻线细），需要添加泪滴);
nB:条件下：
n1.）线路在独立区域：就是线路周围5-10mm无任何线路或者铜箔的线路;
n2.）线宽小于或者等于5mil时（此线路容易蚀刻线细），需要添加泪滴;
n控制置换反映的速率
线路增加增粗设计(如加泪滴…);尤其是与防焊交接处线宽8mil者;
设计方案2:加柱状设计;
n原稿线宽W≦4mil，泪滴设计标准为：长度=8mil，宽度为（W+6）mil。
n原稿线宽4mil＜W≦6mil，泪滴设计标准为：长度=8mil，宽度为（W+4）mil。
n原稿线宽W＞6mil，泪滴设计标准为：长度=8mil，宽度为（W+3）mil。
n线路拐角长度不足时，必须连拐角一起加泪滴。
选化板的贾凡尼效应
选化板的贾凡尼效应图示说明
n铜PAD在OSP时铜PAD快速缩小;尤其是OSP重工会加速此情形的发生;
n选化板流程为化金àOSP,化金时OSP区域用D/F或蓝胶盖住,故不会在化金时发生贾凡尼现象;
n选化板贾凡尼效应解析:
选化板贾凡尼效应的预防措施(解决方案)
n工程单位找出Au/Cu比最高的PAD,做特殊补偿;
并将此PAD作为检验点,尤其是OSP重工时;
nOSP前将化金区域PAD盖住è此方法较少使用,因为增加流程且涉及OSP膜面的损伤;
nOSP重工管制
用5%的柠檬酸去膜,PUMICE粗化铜面,关闭OSP微蚀后进行重工;
MODULE板的贾凡尼效应
nMODULE板贾凡尼效应的图示说明
nMODULE板金手指上方的导通孔被咬蚀成漏斗状;
nMODULE板流程类似选化板,镀金àOSP,且镀金时导通孔被D/F或蓝胶盖住,故在镀金制程不会发生贾凡尼效应;
n金手指上方的孔环在OSP时被咬蚀,尤其是OSP重工时;
nMODULE板贾凡尼效应的预防措施(解决方案)
n工程单位找出Au/Cu比最高的PAD,做特殊补偿;
n并将此PAD作为检验点,尤其是OSP重工时;
n工程单位提出EQ与客户建议将金手指上方导通孔更改为油墨塞孔设计;
nOSP前将镀金手指盖住è此方法较少使用,因为增加流程且涉及OSP膜面的损伤;
nOSP重工管制
n用5%的柠檬酸去膜,PUMICE粗化铜面,关闭OSP微蚀后进行重工;
结束语
n合兴书屋制作
n谢谢阅读
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