贾凡尼效应的原因分析及对策.doc

贾凡尼效应的原因分析及对策.docPCB化学镀银工艺贾凡尼效应原因分析 及对策
本文主要介绍了 PCB化学沉银表面处理工艺的贾凡尼效应的产生原因及生产控 制方法。首先介绍了贾凡尼效应产生的必然性，然后对几个主要影响因素进行试 验分析，最终得出控制贾凡尼效应的方法。关键词：贾凡尼效应、 言由于RoHS（减少有害物质）的法规限制了 PCB
本文主要介绍了 PCB化学沉银表面处理工艺的贾凡尼效应的产生原因及生 产控制方法。首先介绍了贾凡尼效应产生的必然性，然后对几个主要影响因素进 行试验分析，最终得出控制贾凡尼效应的方法。
关键词：贾凡尼效应、侧蚀
由于RoHS（减少有害物质）的法规限制了 PCB制造和板子组装中铅、镉、汞 和六价锯化合物的使用迫使电路板的生产厂家从使用热风整平焊接转向使用无 铅替代品。
一般来说，在电路板的制造中通常使用的无铅表面涂饰工艺有下列几种： HASL、OSP （有机可焊性保护涂饰材料）、化学镀银/浸金、化学镀镰/化学镀 耙/浸金、浸锡、浸银，以及电镀锡。较之其他几种工艺化学浸银又有它自身的 优点：化镰浸金制程在PCB制作上操作困难，成本昂贵。有机保焊剂在PCB制 作上操作简易，成本低廉，但是在装配上受到限制。化学浸银可让线路十分平整, 适用于高密度线路，密脚距的SMT （表面贴装），BGA （球脚阵列封装）及晶 片直接安装。化学浸银操作简单，成本不高，维护少，使用相对小型设备可有高 产能。基于这些优点，化学银被更多的应用于PCB的表面处理。
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一=Ag E=0. 799
Cu+++ 2e—=Cu E=0. 340
2Ag+ +Cu=2Ag+Cu++ E=0. 459 正常情况下反应自发进行，可用下图表示：
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：
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：
侧蚀
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：
2Ag+
C『2
Ur 8- W
■〒2Ag
贾凡尼效应的影响因素分析
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；
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，〜 0. lum,而化学银的厚度八般在0. 15-0. 5um之间，因此化金没有的问