贾凡尼效应产生的条件及预防措施

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描述

贾凡尼效应又称原电池效应、电偶腐蚀,即相连的、活性不同的两个金属与电解质溶解接触发生原电池反应,比较活泼的金属原子失去电子而被氧化(腐蚀)。本质就是活泼的金属被氧化。由于金和铜之间的电位差,在OSP的处理流程中与大金面相连的铜焊盘会不断失去电子溶解成2价铜离子,导致焊盘变小,影响后续元器件贴装及可靠性。 

这一问题虽然不常发生,在柏拉图中未曾出现,不过一旦出现就是批量性问题。手机PCB制作有经验的板厂都会通过电脑软件筛选出此部分焊盘,在设计时预先补偿,并且在OSP流程中设定特别的重工条件和限制重工次数,避免问题发生。所以这一问题可以在审核板厂时提前确认。

发生贾凡尼效应的条件如下:

(1)两个活性不同的电极(两个活性不同的金属或金属与惰性电极)。

(2)电解质溶解(或潮湿的环境与腐蚀性气氛)。

(3)形成闭合回路(或正负极在电解质溶解中接触)。

预防措施:

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形成,裂缝中会残留微蚀溶液或其他溶液。尽管如此,阻焊膜的问题仍是发生贾凡尼效应的最主要原因,大多数发生贾凡尼效应的缺陷板都有侧蚀或阻焊膜脱落现象,这种问题主要来自于曝光显影工序。因此如果阻焊膜显影后都呈“正向脚”同时阻焊膜也被完全固化,那么贾凡尼效应问题就几乎可以被消除。

要得到好的沉银层,在沉银的位置必须是100%金属铜,每个槽溶液都有良好的贯孔能力,而且通孔内溶液能够有效交换。若是非常精细的结构,如HDI 板,在前处理和沉银槽液中安装超声波或喷射器非常有用。

对于沉银工艺生产管理而言,控制微蚀速率形成光滑、半光亮的表面也可以改善贾凡尼效应。 

对于原始设备商(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设计,消除发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,能以最薄银厚达到最佳的抗蚀性能。

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