選擇性化金印制板“賈凡尼效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)

寧建明 李飛軍 黃殷期

（珠海中京電路電子有限公司，廣東 珠海 519175)

1 賈凡尼效應(yīng)現(xiàn)象

高密度印制電路板選擇性表面涂飾，有化學(xué)鍍鎳/金（ENIG）與有機(jī)可焊性保護(hù)層（OSP）的復(fù)合型（銅＋金）要求，當(dāng)設(shè)計(jì)線路連接的網(wǎng)絡(luò)兩端點(diǎn)開窗暴露的不同涂層連接盤時(shí)，在化學(xué)處理中出現(xiàn)兩個(gè)連接盤被程度不一微蝕的現(xiàn)象。按照電子電路術(shù)語（T/CPCA1001—2022）這種因?yàn)閮煞N金屬由于電位差的緣故，通過介質(zhì)產(chǎn)生了電流，繼而產(chǎn)生了電化學(xué)反應(yīng)，引起金屬被腐蝕的現(xiàn)象稱為賈凡尼效應(yīng)（Javanni effect），也稱化學(xué)電池效應(yīng)。而且，當(dāng)鍍金連接盤面積比銅連接盤面積越大，賈凡尼效應(yīng)更為明顯。

賈凡尼效應(yīng)的影響：加快銅連接盤微蝕反應(yīng)，銅連接盤面積比變小，影響SMT貼件焊接；導(dǎo)致線路與連接盤連接位變細(xì)，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生線路與連接盤開路，如圖1所示。

2 賈凡尼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)銅連接盤與金連接盤面積比1:10到1:100圖形，拼版成在制板，如圖2所示。

選定板材1.2 mm厚基板，銅箔厚度18 μm/18 μm，完成圖形制作和選擇性表面涂覆處理，流程如圖3所示。其中分別用同等線速、藥水微蝕濃度、藥水銅離子完成OSP表面處理（如表1所示）；完成OSP表面處理后，測(cè)量銅連接盤面積和銅厚度數(shù)據(jù)。

表1 OSP微蝕條件表

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

（1）銅連接盤產(chǎn)生賈凡尼效應(yīng)面積數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 銅連接盤面積數(shù)據(jù)表 （單位：μm）

當(dāng)相同網(wǎng)絡(luò)銅連接盤與鍍金連接盤面積比例越大，微蝕次數(shù)越多，其銅連接盤賈凡尼效應(yīng)反應(yīng)越明顯，銅連接盤面積變小液越明顯。

（2）銅連接盤產(chǎn)生賈凡尼效應(yīng)銅厚數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 銅連接盤銅厚數(shù)據(jù)表 （單位：μm）

隨網(wǎng)絡(luò)銅連接盤與鍍金面積比例越大，微蝕次數(shù)越多，賈凡尼效應(yīng)反應(yīng)越大，銅厚變薄越明顯。

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，隨網(wǎng)絡(luò)銅連接盤與鍍金連接盤面積比例越大，微蝕次數(shù)越多，賈凡尼效應(yīng)反應(yīng)越大，即加快銅連接盤微蝕速率，使銅連接盤面積變小、銅厚變薄。

針對(duì)選擇性化金板賈凡尼效應(yīng)問題，從實(shí)驗(yàn)可得出以下結(jié)論：

（1）工程設(shè)計(jì)方面：選擇性化金板同一網(wǎng)絡(luò)之間金、銅連接盤面積不要相差太大；當(dāng)比例≥20:1時(shí)，設(shè)計(jì)圖紙有識(shí)別，MI（生產(chǎn)指示）作預(yù)警機(jī)制。

（2）OSP制程方面：微蝕速率控制＜1.0 μm/min，微蝕銅離子控制＜10 g/L，PCB微蝕次數(shù)控制≤2次。