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Tecnologia e metodo per eliminare lo strato d'argento della scheda PCB
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Tecnologia e metodo per eliminare lo strato d'argento della scheda PCB

2022-03-31
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Author:pcb

Come tutti sappiamo, perché circuiti stampati non può essere industria pesante dopo il montaggio, quindi il costo dei rottami causati da micro vuoto. Ulteriori ricerche su questo problema dimostrano che questo problema è interamente dovuto al problema di saldabilità causato dalla progettazione del circuito stampato, e non ha nulla a che fare con il processo del lavello d'argento o altri metodi finali di trattamento superficiale.

1. Root cause analysis
By analyzing the root cause of defects, la percentuale di difetti può essere ridotta mediante il miglioramento del processo e l'ottimizzazione dei parametri. L'effetto Gianni di solito si verifica sotto la fessura tra il film resistente alla saldatura e la superficie di rame. Nel processo di precipitazione d'argento, perché le crepe sono molto piccole, la fornitura di ioni d'argento alla soluzione di precipitazione d'argento è limitata, Ma il rame qui può essere corroso in ioni di rame, e poi la reazione di precipitazione d'argento si verifica sulla superficie di rame al di fuori delle crepe. Poiché la conversione ionica è la forza motrice della reazione di precipitazione d'argento, il grado di attacco della superficie di rame sotto crepe è direttamente correlato allo spessore della precipitazione d'argento. Le crepe possono formarsi per uno dei seguenti motivi: eccessiva erosione laterale/development or poor bonding of the solder film to the copper surface; Uneven electroplated copper layer (thin copper orifice); There are obvious deep scratches on the substrate copper under the resistance film. La corrosione si verifica quando lo zolfo o l'ossigeno nell'aria reagiscono con una superficie metallica. Silver reacts with sulfur to form a $silver sulfide (Ag2S) film on the surface, che alla fine diventa nero se il contenuto di zolfo è elevato. Ci sono diversi modi in cui l'argento può essere contaminato con zolfo, either by air (as mentioned earlier) or by other sources such as PWB wrapping paper. L'argento reagisce con l'ossigeno in modo diverso, di solito con rame sotto lo strato d'argento per formare ossido cupro marrone scuro. Questo difetto è solitamente dovuto al fatto che il tasso di deposizione dell'argento è molto veloce, formare uno strato di deposizione d'argento a bassa densità, che rende il rame nella parte inferiore dello strato d'argento facile da contattare con l'aria, in modo che il rame reagisca con l'ossigeno nell'aria. La struttura in cristallo sciolto ha più spazio intergrain e quindi richiede uno strato di deposizione d'argento più spesso per raggiungere la resistenza all'ossidazione. Ciò significa depositare strati d'argento più spessi durante la produzione, che aumenta i costi di produzione e aumenta la possibilità di problemi di saldabilità come microvuoti e saldature scadenti. L'esposizione al rame è solitamente associata a processi chimici prima della precipitazione dell'argento. Questo difetto è apparso dopo il processo di deposizione dell'argento, principalmente perché il film residuo che non è stato completamente rimosso prima del processo ha ostacolato la deposizione dello strato d'argento. Comune è il film residuo portato dal processo di saldatura di resistenza, non è chiaro nello sviluppatore causato dallo sviluppo, che è il cosiddetto "film residuo", Questo strato di film residuo blocca la reazione di precipitazione d'argento. Il processo di trattamento meccanico è anche una delle ragioni per l'esposizione al rame. La struttura superficiale del circuito stampato influenzerà l'uniformità del contatto tra la scheda e la soluzione. La circolazione insufficiente o eccessiva della soluzione formerà anche lo strato irregolare di deposizione d'argento. Contaminazione ionica La presenza di sostanze ioniche sulla superficie del circuito stampato può interferire con le proprietà elettriche del circuito stampato. These ions mainly come from the silver immersion solution itself (remaining in the silver immersion layer or under the solder resist film). Diverse soluzioni d'argento precipitato hanno contenuto ionico differente. Maggiore è il contenuto di ioni della soluzione, maggiore è il valore di inquinamento ionico nella stessa condizione di lavaggio. La porosità dello strato di deposizione d'argento è anche uno dei fattori importanti che influenzano l'inquinamento ionico. Lo strato d'argento con elevata porosità è facile da trattenere ioni nella soluzione, che aumenta la difficoltà di lavaggio e porta infine al corrispondente aumento del valore di inquinamento ionico. L'effetto del post-lavaggio influenzerà direttamente anche l'inquinamento ionico, lavaggio inadeguato o qualità dell'acqua non qualificata causerà inquinamento ionico superiore allo standard. I microvuoti sono solitamente meno di 1mil di diametro. La cavità situata sul composto di interfaccia metallica tra la saldatura e la superficie di saldatura è chiamata microvuoti perché in realtà è il "gruppo di cavitazione piana" della superficie di saldatura, così riduce notevolmente la forza del giunto di saldatura. I microvuoti appaiono su OSP, ENIG e superfici argentate sedimentate. La causa principale dei microvuoti non è chiara, ma sono stati identificati diversi fattori di influenza. Although all microvoids in the ag-precipitate layer occur on thick silver (more than 15μm thick) surfaces, non tutti i microvuoti si verificano in spessi strati d'argento. È più probabile che si verifichino microvuoti quando la struttura superficiale in rame nella parte inferiore dello strato di deposizione d'argento è molto ruvida. L'insorgenza di microvuoti sembra anche essere correlata ai tipi e componenti della materia organica co-depositata nello strato d'argento. In risposta al fenomeno di cui sopra, oems, SME, Produttori di PWB, I fornitori di prodotti chimici e chimici hanno condotto diversi studi di saldatura simulati, nessuno dei quali è stato in grado di eliminare completamente i microvuoti.

Scheda PCB

2. Preventive measures
In order to avoid or eliminate defects and improve the yield, le misure preventive devono considerare il contributo delle sostanze chimiche e delle attrezzature ai difetti della produzione effettiva. La prevenzione dell'effetto Gianni può essere ricondotta al processo di pre-processo di placcatura in rame. Per fori ad alto rapporto di aspetto e micro fori passanti, Spessore galvanico uniforme aiuta ad eliminare il pericolo nascosto dell'effetto Gianni. Eccessiva corrosione o erosione laterale nello stripping del film, I processi di incisione e rimozione dello stagno possono contribuire alla formazione di crepe, e possono esserci soluzioni di corrosione residua o altre soluzioni nelle fessure. Tuttavia, Il problema della pellicola saldante è ancora la ragione principale dell'apparizione dell'effetto Gianni. La maggior parte delle piastre difettose con effetto Gianni hanno erosione laterale o fenomeno di spargimento del film di saldatura, che proviene principalmente dal processo di sviluppo dell'esposizione. Pertanto, se il film di saldatura è sviluppato dopo il "piede avanti" e il film di saldatura è completamente solidificato, allora il problema dell'effetto Gianni può quasi essere eliminato. Per ottenere una buona deposizione d'argento, la posizione di deposizione dell'argento deve essere 100% rame, la soluzione in ogni serbatoio ha una buona capacità di perforazione, e la soluzione può essere efficacemente scambiata attraverso il foro. Per strutture molto fini, come le piastre HDI, è utile installare ultrasuoni o iniettori in soluzioni di pretrattamento e lavello in argento. Per la gestione della produzione del processo di precipitazione dell'argento, L'effetto di Gianni può essere migliorato controllando il tasso di micro-erosione per formare una superficie liscia e semi-luminosa. For original equipment manufacturers (Oems), è necessario evitare grandi superfici in rame o alto rapporto di aspetto attraverso fori collegati a linee sottili per eliminare il pericolo nascosto dell'effetto Gianni. Per i fornitori di prodotti chimici, La soluzione di precipitazione d'argento non dovrebbe essere molto aggressiva, mantenere un pH adeguato, Il tasso di precipitazione dell'argento è controllato e può produrre la struttura cristallina desiderata, La resistenza alla corrosione può essere raggiunta con spessore sottile dell'argento. La corrosione può essere ridotta aumentando la densità del rivestimento e diminuendo la porosità. Utilizzare imballaggi privi di zolfo, durante la tenuta per isolare la piastra dal contatto con l'aria, anche prevenire il contatto dello zolfo nell'aria con la superficie argentata. Conservare il cartone imballato in un ambiente con una temperatura di 30 „ƒ e un'umidità relativa del 40%. Anche se la shelf life del piatto d'argento è molto lunga, la conservazione deve continuare a seguire il primo, principio della prima uscita. Il rame esposto può essere ridotto o eliminato ottimizzando il processo di pre-sedimentazione. A tal fine, la superficie del rame può essere esaminata dopo microincisione mediante una prova di "rottura dell'acqua" o una prova di "punto luminoso". La superficie di rame pulita può trattenere il film dell'acqua per almeno 40 secondi. L'attrezzatura è mantenuta regolarmente per garantire una circolazione uniforme e stabile della soluzione, e i parametri operativi di assestamento dell'argento sono ottenuti attraverso l'ottimizzazione DOE del tempo, temperatura e agitazione per garantire lo spessore desiderato e lo strato d'argento di alta qualità. Gli ultrasuoni o gli iniettori sono utilizzati secondo necessità per migliorare la bagnabilità della soluzione del lavello d'argento ai fori micro-passanti, fori ad alto rapporto di aspetto e piastre spesse, e fornire una soluzione fattibile per la produzione di lastre HDI. Questi metodi meccanici ausiliari possono essere applicati alla soluzione del pre-trattamento e del lavello d'argento per garantire che la parete del foro sia completamente bagnata. La contaminazione ionica può essere ridotta riducendo la concentrazione ionica della soluzione d'argento precipitata. Per questo motivo, il contenuto di ioni della soluzione di precipitazione d'argento deve essere mantenuto il più basso possibile senza alterare le proprietà della soluzione. La solita sezione di pulizia viene pulita con acqua deionizzata per almeno 1 minuto, and the ion content (anions and cations) must be periodically tested for compliance with industry standards. Distinguere i principali contaminanti, i risultati di tali prove devono essere registrati e conservati. I microvuoti sono un difetto difficile da prevenire perché la vera causa dei microvuoti è sconosciuta. Come detto sopra, Sappiamo già che ci sono alcuni fattori che sembrano causare o accompagnare microvuoti, e i microvuoti possono essere controllati eliminando o minimizzando questi fattori. Lo spessore della deposizione d'argento è un fattore significativo che causa microvuoti, quindi controllare lo spessore della deposizione d'argento è il primo passo. In secondo luogo, il tasso di microerosione e il tasso di sedimentazione dell'argento devono essere regolati per ottenere una struttura superficiale liscia e uniforme. Il contenuto di materia organica nello strato di deposizione d'argento dovrebbe anche essere monitorato testando la purezza dello strato di deposizione d'argento in diversi punti della vita utile del liquido del serbatoio. The reasonable silver content should be controlled above 90% (atomic ratio).

3. The ideal process - AlphaSTAR
Inoltre to excellent performance, un "processo ideale" deve soddisfare anche la sicurezza, I requisiti di protezione ambientale e affidabilità dell'industria elettronica annunciati il 1° luglio, 2006. Anche se Les Chemical possedeva la serie AlphaLEVEL già nel 1994, les Chemical continua a migliorare il processo e la ricerca e lo sviluppo, e ha sviluppato con successo la terza generazione di tecnologia del lavello in argento per circuiti stampati -- AlphaSTAR. Il processo AlphaSTAR è specificamente progettato per soddisfare i requisiti di finitura sempre più rigorosi di oggi. Affronta diversi dei problemi discussi sopra che portano all'obsoletità del PCB, aumento dei costi, protezione e sicurezza dell'ambiente, e rispetta le normative attuali e future che possono interessare l'industria dei circuiti stampati. The process consists of 7 steps (three of which are washing steps), e le sue prestazioni e vantaggi sono descritti come segue: il pretrattamento è suddiviso nei seguenti quattro passaggi: rimozione dell'olio, lavaggio dell'acqua, microerosione e lavaggio dell'acqua. La tensione superficiale della soluzione di rimozione dell'olio è così bassa che è in grado di bagnare tutte le superfici di rame, che elimina il problema di esposizione al rame e favorisce la deposizione di strati d'argento in fori ad alto rapporto di aspetto e micro-fori. L'esclusiva formula microincisione produce una grana leggermente grossolana, Struttura superficiale semilucida che facilita la formazione di strati d'argento con strutture cristalline fini e dense, con conseguente elevata densità, Strati di deposizione d'argento a bassa porosità anche a bassissimo spessore d'argento. Ciò migliora notevolmente la resistenza alla corrosione dello strato d'argento. Le precipitazioni d'argento sono suddivise nelle seguenti tre fasi: pre-lisciviazione, precipitazione dell'argento e lavaggio deionizzato dell'acqua. Lo scopo del prelavaggio è triplice. Primo, viene utilizzato come soluzione di sacrificio per evitare che il rame e altre sostanze vengano introdotti nel serbatoio di microincisione contaminano la soluzione di precipitato d'argento. Secondo, è quello di fornire una superficie di rame pulita per la reazione di sostituzione del precipitato d'argento, in modo che la superficie di rame possa ottenere lo stesso ambiente chimico e pH di quello della soluzione precipitata d'argento. La terza funzione di questo processo è il rifornimento automatico del lavello d'argento, since the prepreg has the same composition as the silver sink (except for the metallic silver). Nella reazione di precipitazione d'argento, il consumo di argento metallico, Il cambiamento del contenuto di componenti organici nella soluzione di precipitazione d'argento è solo la perdita causata dalla lisciviazione fuori dal serbatoio, e la soluzione di pre-lisciviazione e precipitazione d'argento hanno la stessa composizione, la quantità di pre-lisciviazione è uguale alla quantità di precipitazione d'argento, in modo che la soluzione di precipitazione d'argento non accumuli materia organica inutile. La reazione di precipitazione dell'argento è effettuata dalla reazione di sostituzione tra ioni di rame e argento. La superficie di rame è stata leggermente sgrossata dalla soluzione di microincisione AlphaSTAR per garantire che uno strato uniforme di deposizione d'argento sia stato generato lentamente ad un tasso controllato di deposizione d'argento. Il tasso lento di deposizione dell'argento è favorevole alla deposizione della struttura cristallina densa, evitare la crescita di particelle dovuta a precipitazione e agglomerazione, formare uno strato d'argento ad alta densità. Questo denso, moderately thick (6-12U ") silver layer not only has high corrosion resistance, ma ha anche una buona conducibilità elettrica. Il precipitato d'argento è molto stabile, ha una lunga vita ed è insensibile alla luce e agli alogenuri di traccia. Altri vantaggi di AlphaSTAR includono tempi di inattività notevolmente ridotti, bassa contaminazione ionica, e bassi costi delle attrezzature.

4. Conclusion
The AlphaSTAR process combines several finishing properties that meet and exceed the PCB industry's requirements for solderability, affidabilità, sicurezza, e conformità normativa. Il processo AlphaSTAR ha un'ampia finestra operativa; Facile da usare, controllare e mantenere, può essere rielaborata l'operazione, nello stesso trattamento finale costi di produzione. Il processo AlphaSTAR affronta le sei questioni relative al processo di precipitazione dell'argento discusse sopra, eliminare o ridurre il loro impatto diretto sull'alta qualità Scheda PCB prodotti. In addition, Questo processo è conforme alle normative RoHS e RAEE, lo strato d'argento è completamente privo di piombo.