掃一掃添加公司企業(yè)微信：
工廠電話：0755-23725589
工廠傳真：0755-23725588工廠郵箱：pcb@szylxpcb.com
ＱＱ（售前）：1213832989
ＱＱ（售前）：770337439
辦公地址：
深圳市寶安區(qū)沙井街道和一社區(qū)南環(huán)路469號1棟
工廠地址：
深圳市寶安區(qū)沙井鎮(zhèn)西環(huán)路1001號上星西部工業(yè)園聯(lián)昇線路板工業(yè)區(qū)B棟
PCB板化學(xué)沉銀空洞產(chǎn)生機(jī)理猜想
發(fā)布時(shí)間：2019-07-29 閱讀量：4063
近年來，化學(xué)沉銀因操作簡便、價(jià)格合理和性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，逐漸被廣泛應(yīng)用在PCB的最終表面處理工藝上�；瘜W(xué)沉銀后銅層空洞是一項(xiàng)重點(diǎn)品質(zhì)監(jiān)控指標(biāo)，銀下銅層空洞過多，會導(dǎo)致后續(xù)焊點(diǎn)中微空洞過于密集，最終導(dǎo)致焊點(diǎn)出現(xiàn)振動(dòng)失效、溫變疲勞失效等可靠性問題，如下圖所示。
銀下界面處存在密集的空洞，空洞邊緣的銅層容易被氧化成含銅氧化物，在焊接過程中，銀層溶解擴(kuò)散到焊料中，助焊劑在焊盤表面鋪展進(jìn)入銅空洞中，一方面助焊劑將空洞內(nèi)的氣體擠出洞外，被錫料包裹，另一方面會與銅壁氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將含銅氧化物還原，同時(shí)產(chǎn)生少量小分子的氣體，空洞內(nèi)原有氣體和反應(yīng)產(chǎn)生氣體在熔融的錫料中由于浮力不斷向上移動(dòng)，最終富集在IMC表層等區(qū)域，待焊點(diǎn)冷卻后，甚至?xí)?IMC 層中形成一層整齊的微空洞，導(dǎo)致焊點(diǎn)的結(jié)合力變?nèi)�，在后續(xù)的溫度沖擊、振動(dòng)測試等應(yīng)力篩選過程中，造成焊點(diǎn)斷裂失效。
2 空洞產(chǎn)生機(jī)理猜想
目前業(yè)界對于銀下銅層空洞的研究較少，最早可查的對于銀下銅層空洞的機(jī)理猜想源于Intel。Intel報(bào)告中猜測沉銀過程中原電池效應(yīng)可能會導(dǎo)致銅層空洞，但對其機(jī)理并沒有具體描述。魯志強(qiáng)[1]等結(jié)合沉銀生產(chǎn)的反應(yīng)過程，推測原電池效應(yīng)造成銀下銅層空洞機(jī)理如下：在沉銀反應(yīng)過程中，某些區(qū)域（如阻焊殘?jiān)�、污染物與銅面交界處或粗糙度較高處等）藥水交換較慢，此處銀離子供應(yīng)不足，該處銅面不能及時(shí)沉積上銀層，銀在其他區(qū)域沉積后，會和該處銅面構(gòu)成電極的兩級，在沉銀藥水中形成原電池回路，在原電池反應(yīng)下，該處的銅層不斷失去電子形成銅離子被腐蝕最終形成空洞，如下示意圖（1）所示。
此外，局部沉銀反應(yīng)速率過快也可能形成銅層空洞。局部置換反應(yīng)速率過快，此處溶液中銀離子消耗過快來不及補(bǔ)充，導(dǎo)致銅咬蝕速率大于銀沉積速率，沉積的銀層不能完全覆蓋銅面，未覆蓋處在持續(xù)的置換反應(yīng)中也會形成空洞，如下示意圖（2）所示。
還有一種可能是，銅面有凹坑或者銀溶液沉積速率過快時(shí)，沉銀過程會有微量藥水殘留在銀層下，在后續(xù)放置時(shí)會繼續(xù)咬蝕銅面造成空洞，如下示意圖（3）所示。
3 影響因素推斷
根據(jù)以上3種空洞形成機(jī)理，結(jié)合實(shí)際化學(xué)沉銀生產(chǎn)流程，分析推斷相關(guān)生產(chǎn)因素對沉銀空洞的影響。
首先考察可能影響原電池效應(yīng)的沉銀過程的因素。除油過程會影響銅面污物去除效果，因此，除油后銅面的清潔程度不同，將導(dǎo)致原電池效應(yīng)對銅面咬蝕程度也有差異，最終對銅層空洞產(chǎn)生影響。在后續(xù)的微蝕過程中，不同的微蝕劑種類，對銅面咬蝕情況也會有明顯差異，原電池效應(yīng)也不同；若微蝕后銅面水洗不凈，有微蝕藥水殘留處的銅面被藥水咬蝕程度更大，在后續(xù)沉銀過程中該處由于原電池效應(yīng)形成空洞的幾率也就隨之增加。另外，在不同生產(chǎn)溫度下，沉銀藥水反應(yīng)速率、劇烈程度都有差異，所以沉銀槽液溫度對銅層空洞也可能會產(chǎn)生影響。除此之外，考慮到不同銅箔類型，結(jié)晶方式有所差異，其表面銅原子排列疏松緊密不同，在沉銀過程中，與沉銀藥水置換反應(yīng)劇烈程度也會有所差異，反應(yīng)劇烈處可能被咬蝕出空洞，所以對于銅箔類型也是一個(gè)影響點(diǎn)。
因此，在實(shí)際生產(chǎn)流程中，影響沉銀空洞的可能影響因素較多，結(jié)合《沉銀板銀層下界面空洞關(guān)鍵影響因素的研究》的相關(guān)DOE實(shí)驗(yàn)結(jié)論可知，微蝕劑種類及其效果不同，是影響沉銀后界面處銅層空洞的突出影響因素之一，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，需重點(diǎn)關(guān)注。