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消除PCB沉银层的技术和办法！

1.目前现状

大家都知道，因为印制线路板完成装置后不能重工,所以因微空泛而作废所构成的成本丢失最高。SMT贴片加工，虽然其间有八个PWB制造厂商因为客户退件而留意到了该缺点，可是此类缺点首要还是由装置厂商提出。可焊性问题底子没有被PWB制造厂商陈述过，只有三家装置厂商误将产生在内部有大散热槽/面的高纵横比（HAR）厚板上的”缩锡”问题（是指在波峰焊后焊锡只填充到孔深度的一半）归咎于沉银层。经由原始设备商（OEM）针对此问题更深入的研究验证，此问题彻底是因为线路板规划所产生的可焊性问题，与沉银工艺或其他终究外表处理方式无关。

2.底子原因剖析

经过对构成缺点的底子原因剖析，可经由工艺改进和参数优化相结合的方式将这些缺点率降到最低。贾凡尼效应一般呈现在阻焊膜和铜面之间的裂缝下。在沉银进程中，因为裂缝的缝隙十分小，限制了沉银液对此处的银离子供应，可是此处的铜可以被腐蚀为铜离子，然后在裂缝外的铜外表上产生沉银反响。SMT贴片加工，因为离子转换是沉银反响的源动力，所以裂缝下铜面受攻击程度与沉银厚度直接相关。2Ag+ + 1Cu = 2 Ag + 1Cu++ (+ 是失掉一个电子的金属离子）下面任何一个原因都会构成裂缝：侧蚀/显影过度或阻焊膜与铜面结合不好；不均匀的电镀铜层（孔口薄铜处）；阻焊膜下基材铜上有明显的深刮痕。

腐蚀是因为空气中的硫或氧与金属外表反响而产生的。银与硫反响会在外表生成一层黄色的硫化银（Ag2S）膜，若硫含量较高,硫化银膜终究会转变成黑色。银被硫污染有几个途径，空气（如前所述）或其他污染源，如PWB包装纸。银与氧的反响则是另外一种进程，一般是氧和银层下的铜产生反响，生成深褐色的氧化亚铜。这种缺点一般是因为沉银速度十分快，构成低密度的沉银层，使得银层低部的铜简单与空气触摸，因而铜就会和空气中的氧产生反响。疏松的晶体结构的晶粒间空隙较大，因而需要更厚的沉银层才干到达抗氧化。这意味着出产中要堆积更厚的银层然后添加了出产成本，也添加了可焊性呈现问题的机率，如微空泛和焊接不良。

露铜一般与沉银前的化学工序有关。这种缺点在沉银工艺后显现，首要是因为前制程未彻底去除的残留膜阻止了银层的堆积而产生的。最常见的是由阻焊工艺带来的残留膜，它是在显影液中显影未净所形成的，也便是所谓的“残膜”，这层残膜阻止了沉银反响。机械处理进程也是产生露铜的原因之一，线路板的外表结构会影响板面与溶液触摸的均匀程度，溶液循环不足或过多同样会构成不均匀的沉银层。

离子污染线路板外表存在的离子物质会干扰线路板的电功用。SMT贴片加工，这些离子首要来自沉银液本身（残存在沉银层或在阻焊膜下）。不同沉银溶液离子含量不同，离子含量越高的溶液，在同样的水洗条件下，离子污染值越高。沉银层的孔隙度也是影响离子污染的重要要素之一，孔隙度高的银层简单残存溶液中的离子，使得水洗的难度增大，终究会导致离子污染值的相应升高。后水洗作用同样会直接影响离子污染，水洗不充分或水质不合格都会引起离子污染超标。

微空泛一般直径小于1mil，坐落焊料和焊接面之间的金属界面化合物之上的空泛被称为微空泛，因为它实践上是焊接面的“平面空泡群”，所以极大的减小了焊接结合力。OSP、ENIG以及沉银外表都会呈现微空泛，其构成的底子原因没有清晰，但已确认了几个影响要素。尽管沉银层的一切微空泛都产生在厚银（厚度超过15μm）外表，但并非一切的厚银层都会产生微空泛。当沉银层底部的铜外表结构十分粗糙时更简单产生微空泛。微空泛的产生似乎也与共堆积在银层中的有机物的种类及成分有关。针对以上所述之现象，原始设备厂商（OEM）、设备出产服务商（EMS）、PWB制造厂商以及化学品供应商进行了数个模拟条件下焊接研究，但没有一个可以彻底消除微空泛。

三。预防措施

预防措施的制订需要考量实践出产中化学品和设备对各种缺点的贡献度，才干避免或消除缺点并提升良品率。SMT贴片加工，贾凡尼效应的预防可以追溯到前制程的镀铜工序，对高纵横比孔和微通孔而言，均匀的电镀层厚度有助于消除贾凡尼效应的隐患。剥膜，蚀刻以及剥锡工序中的过度腐蚀或侧蚀都会促使裂缝的构成，裂缝中会残留微蚀溶液或其他溶液。尽管如此，阻焊膜的问题仍是产生贾凡尼效应的最首要原因，大多数产生贾凡尼效应的缺点板都有侧蚀或阻焊膜掉落现象，这种问题首要来自于曝光显影工序。因而如果阻焊膜显影后都呈“正向脚”一起阻焊膜也被彻底固化，那么贾凡尼效应问题就简直可以被消除。要得到好的沉银层，在沉银的方位有必要是100%金属铜，每个槽溶液都有杰出的贯孔才能，并且通孔内溶液可以有效交换。若是十分精密的结构，如HDI 板，在前处理和沉银槽液中装置超声波或喷射器十分有用。关于沉银工艺出产管理而言，操控微蚀速率构成润滑、半亮光的外表也可以改进贾凡尼效应。关于原始设备商（OEM）而言，应尽量避免大铜面或高纵横比的通孔与细线路相连接的规划，消除产生贾凡尼效应的隐患。对化学品供应商而言，沉银液不能有很强的攻击性，要保持适当pH值，沉银速度受控并能生成预期的晶体结构，能以最薄银厚到达最佳的抗蚀功用。

腐蚀可以经过进步镀层密度，下降孔隙度来减小。SMT贴片加工，运用无硫材料包装,一起以密封来阻隔板与空气的触摸，也避免了空气中夹藏的硫触摸银外表。最好将包装好的板存放在温度30℃、相对湿度40%的环境中。虽然沉银板的保存期很长，可是存储时仍要遵循先进先出准则。

露铜可以经过优化沉银的前工序来下降或消除。为了到达这个意图,可在微蚀后经过“破水”试验或“亮点”试验来检查铜外表，清洁的铜外表可以保持水膜至少40秒。定期保护保养设备以保证溶液循环均匀安稳，经过DOE优化时刻、温度、搅拌来取得最佳的沉银操作参数，从而保证得到抱负的厚度和高品质的银层。根据需要运用超声波或喷射器来进步沉银液对微通孔、高纵横比孔及厚板的润湿才能，一起也为出产HDI板供给可行的处理方案，这些辅佐的机械办法可被应用在前处理和沉银液中来保证孔壁彻底被润湿。

离子污染可经过下降沉银溶液的离子浓度来下降。基于这个原因,在不影响溶液功用的条件下，沉银液的离子含量应尽或许保持在较低水平。一般终究的清洗段要用去离子水清洗至少1分钟，一起还有必要定期检测离子含量（阴离子和阳离子）是否契合工业规范。差异首要污染的来源，这些测验的结果有必要记录并保存。

微空泛是最难预防的一种缺点，因为它产生的真实原因没有清晰。诚如前面所述，咱们现已知道有些要素似乎会引发微空泛或随同微空泛而呈现，可以经过消除或尽量减少这些要从来到达操控呈现微空泛问题。其间沉银厚度是引发微空泛的最明显要素，所以操控沉银层厚度是首要过程。其次还应该调整微蚀速度和沉银速度以取得润滑均匀的外表结构。还要经过测验槽液在运用周期内不一起间点的沉银层的纯度，来监控沉银层中的有机物含量，合理的银含量应操控在90% （原子比）以上。

4.抱负工艺

一个“抱负工艺”除了是功用优异之外，还有必要满足2006年7月1日发布的电子工业关于安全、环保以及可靠性的要求。SMT贴片加工，虽然早在1994年乐思化学就拥有AlphaLEVEL产品系列的专利权，可是乐思化学仍旧继续不断的进行着工艺的改进和研发，现已成功研宣布应用于印制线路板的第三代沉银技术—AlphaSTAR。AlphaSTAR工艺特别为满足当今日益严格的终究外表处理的要求而规划，它处理了以上讨论的几个导致线路板作废、成本添加、环保和安全等问题，并且契合现在和未来或许影响印制线路板工业的相关法规。本工艺共有7个过程（其间三个为水洗过程），其功用及长处如下所述：

前处理分为以下四个过程：除油、水洗、微蚀及水洗。除油溶液的外表张力十分低，可以润湿一切的铜外表，这样既消除了露铜问题，又促进了银层在高纵横比孔和微通孔内的堆积。SMT贴片加工，独特的微蚀配方可产生微粗化，半亮光的外表结构，这样的外表结构有利于构成具有精密并且致密的晶体结构的银层，因而即使在银层厚度很低时也可取得高密度、低孔隙的沉银层。这就大大进步了银层的抗蚀功用。

沉银分为以下三个过程：预浸、沉银和终究的去离子水洗。SMT贴片加工，建立预浸的意图有三个，一是用作牺牲溶液，避免从微蚀槽带进铜和其他物质污染沉银液，二是为沉银置换反响供给清洁的铜面，使铜面取得与沉银液中相同的化学环境和pH值。因为预浸的成分和沉银液相同(除了金属银外)，此工序的第三个功用便是对沉银槽的自动补充。在沉银反响中唯一消耗的是金属银,沉银液中有机组分含量的变化仅仅是由槽液带出所构成的丢失，而预浸和沉银溶液有同样的成分，预浸带进的量等于沉银带出的量，因而沉银液不会积聚不必要的有机物。沉银反响是经过铜和银离子之间的置换反响进行的。经过AlphaSTAR 微蚀溶液微粗化处理的铜外表，可以保证在受控的沉银速度下可以缓慢生成均匀共同的沉银层。慢的沉银速度有利于堆积出致密的晶体结构，避免了因为沉积和结块而产生的微粒增长，构成高密度的银层。这种结构紧密，厚度适中(6 - 12u”)的银层不只具有高的抗蚀功用，一起也具有十分杰出的导电功用。沉银液十分安稳，有很长的运用周期，对光和微量卤化物不敏感。AlphaSTAR的其他长处如：大大缩短了停工期，低离子污染以及设备成本低。

5.定论

AlphaSTAR工艺集中了几种终究外表处理的最佳功用，它满足并逾越了全球印制威海电路板工业对可焊性，可靠性，安全性以及契合法规的要求。AlphaSTAR工艺有宽阔的操作窗口；易于操作、操控及保护，可进行返工操作，在同类终究外表处理中出产成本最低。AlphaSTAR 工艺针对以上讨论的六个与沉银工艺相关的问题，消除或减少了这些问题对高品质产品的直接影响。另外此工艺契合RoHS 和WEEE 的规则，沉银层彻底无铅。

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