CN117377217B - 一种pcb板贾凡尼效应影响的设计与测试方法 - Google Patents

一种pcb板贾凡尼效应影响的设计与测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PCB板贾凡尼效应影响的设计与测试方法，涉及PCB板技术领域，包括以下步骤：步骤一：通过导线将不同尺寸金面焊盘图形和固定尺寸铜面焊盘图形连接，得到系列不同的金铜比图形；步骤二：通过改变微蚀量、铜离子含量以及金铜比；步骤三：测试包括以下设计：A1：测试图形设计；A2：设计10‑40组数据；A3：微蚀量，范围为0.2‑1.6μm，通过改变微蚀量大小，研究金铜比与微蚀量的关系；A4：铜离子含量。本发明通过设计PCB用于监控复合表面处理贾凡尼效应的影响；得出不同金铜比；不同微蚀量以及铜离子影响；从而给出设计端一定的设计方式；有准则可以设计；产线也可以有方式和方法可以监控优化参数。

Description

一种PCB板贾凡尼效应影响的设计与测试方法
技术领域
本发明涉及PCB板技术领域，更具体地说，它涉及一种PCB板贾凡尼效应影响的设计与测试方法。
背景技术
随着电子产品向微型化、智能化、安全化和多功能化方向发展，对PCB提出尺寸小型化、用材环保化、布线高密度化要求。印制电路板表面处理工艺走向无卤化、无铅化、高可焊性和高稳定性的发展趋势。传统单一的表面处理方式已经无法满足要求，复合表面处理集多种表面处理工艺优势一起，被广泛应用。常用复合表面处理有碳墨-沉锡、碳墨-OSP（有机护铜剂）和ENIG（沉金）-OSP等方式。
然而，复合型表面处理工艺存在一个非常困扰的问题，贾凡尼效应（TheGiovanniEffect）也叫原电池效应（RawCellEffect），当含两种或两种以上不同活性金属（如铜（Cu）-金（Au））相连接，经过OSP微蚀液（电解质）时，因电动势差异（电位差）产生电化学反应，此时较活泼的金属会失去电子发生氧化反应，造成焊盘缩小、孔口无铜和线路开路等缺陷，严重影响产品的可靠性。
复合表面处理中；不同金属之间因为原电池效应活性不同；从而导致活性较强的金属被咬蚀，从而焊盘缩小；会出现线路缺口等现象。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种PCB板贾凡尼效应影响的设计与测试方法，其所需解决的技术问题为：
1、解决PCB电路板中，ENIG+OSP的表面处理方式中受贾凡尼效应影响而导致的PAD偏小；孔口无铜等问题；
2、解决了因贾凡尼效应影响的PCB业界无法准确监控和设计问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种PCB板贾凡尼效应影响的设计方法，包括以下步骤：
步骤一：通过导线将不同尺寸金面焊盘图形和固定尺寸铜面焊盘图形连接，得到系列不同的金铜比图形；
步骤二：通过改变微蚀量、铜离子含量以及金铜比，测试对铜面焊盘腐蚀的影响；
步骤三：测试包括以下设计：
A1：测试图形设计；
铜面焊盘图形直径固定0.2mm，通过改变金焊盘尺寸大小，金铜比的设计范围为5-150:1；
A2：设计10-40组数据；若设计公差值太小，过微蚀槽后铜焊盘大小变化趋势不明显且存在较大误差，公差值过大无法精准反映各因数下对应的金铜比值；
A3：微蚀量，范围为0.2-1.6μm，通过改变微蚀量大小，研究金铜比与微蚀量的关系；
A4：铜离子含量，范围为1.5-18g/L，通过改变铜离子含量，研究金铜比与铜离子含量关系。
进一步的，所述步骤A1中，金铜比的设计以5为等差数列。
进一步的，所述步骤二中，过微蚀槽后的铜焊盘面积≥80%，铜厚≥25μm。
本发明还公开了一种PCB板贾凡尼效应影响的测试方法，包括以下步骤：
Z1：制定试验方案，进行开料—涂布—菲林曝光—蚀刻—贴膜—沉金—阻焊—过OSP；
Z2：基于步骤Z1的试验方案配置系列铜离子含量及微蚀量的槽液，测量对象包括：
Z21、铜离子含量；
Z211：取1mL微蚀槽液于锥形瓶中，并用去离子水稀释至50mL；
Z212：加入10mL缓冲液，滴入两滴PAN（1-（2-吡啶偶氮）-2-萘酚）指示剂；
Z213：用0.1mol/乙二胺四乙酸滴定由深蓝色至草绿色即完成滴定，记录乙二胺四乙酸用量V（mL）；
Z214：计算公式：Cu2+（g/L）=V×6.354；
Z22、微蚀量；
Z221：取裸铜基板裁切成acm×bcm，经前处理去除板面氧化物；
Z222：将其经120℃烤板20min后冷却至室温，称重得W1；
Z223：过微蚀一次，120℃烤板20min后冷却至室温，称重得W2；
Z224：计算公式：μm=（W1-W2）×10000/（2×a×b×8.92）；
Z23、铜厚（μm）、焊盘大小；
Z231、通过使用化验室的电子显微镜对同一铜面焊盘大小进行5次数据量测并求平均值，得到过蚀刻槽后的金铜比；
Z232、采用切片方式对焊盘铜厚进行9次数据测量并取平均值，然后进行数据处理与分析。
进一步的，所述贴膜步骤中对沉金区域膜面开窗。
进一步的，所述阻焊步骤中对铜面和金面阻焊开窗。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明通过设计PCB用于监控复合表面处理贾凡尼效应的影响；得出不同金铜比；不同微蚀量以及铜离子影响；从而给出设计端一定的设计方式；有准则可以设计；产线也可以有方式和方法可以监控优化参数。
附图说明
图1为一种PCB板贾凡尼效应影响的设计与测试方法的焊盘图形连接示意图。
具体实施方式
参照图1所示，一种PCB板贾凡尼效应影响的设计方法，包括以下步骤：
步骤一：通过导线将不同尺寸金面焊盘图形和固定尺寸铜面焊盘图形连接，如图1所示，得到系列不同的金铜比图形；
步骤二：通过改变微蚀量、铜离子含量以及金铜比，测试对铜面焊盘腐蚀的影响，过微蚀槽后的铜焊盘面积≥80%，铜厚≥25μm；
步骤三：测试包括以下设计：
A1：测试图形设计；
铜面焊盘图形直径固定0.2mm，通过改变金焊盘尺寸大小，金铜比的设计范围为5-150:1，金铜比的设计以5为等差数列；
A2：设计30组数据；若设计公差值太小，过微蚀槽后铜焊盘大小变化趋势不明显且存在较大误差，公差值过大无法精准反映各因数下对应的金铜比值；
A3：微蚀量，范围为0.2-1.6μm，通过改变微蚀量大小，研究金铜比与微蚀量的关系；
A4：铜离子含量，范围为1.5-18g/L，通过改变铜离子含量，研究金铜比与铜离子含量关系；
一种PCB板贾凡尼效应影响的测试方法，包括以下步骤：
Z1：制定试验方案，进行开料—涂布—菲林曝光—蚀刻—贴膜（需沉金区域膜面开窗）—沉金—阻焊（铜面和金面阻焊开窗）—过OSP；
Z2：基于Z1的试验方案配置系列铜离子含量及微蚀量的槽液，测量对象包括：
Z21、铜离子含量；
Z211：取1mL微蚀槽液于锥形瓶中，并用去离子水稀释至50mL；
Z212：假如10mL缓冲液，滴入两滴PAN（1-（2-吡啶偶氮）-2-萘酚）指示剂；
Z213：用0.1mol/L乙二胺四乙酸滴定由深蓝色至草绿色即完成滴定，记录乙二胺四乙酸用量V（mL）；
Z214：计算公式：Cu2+（g/L）=V×6.354；
Z22、微蚀量；
Z221：取裸铜基板裁切成acm×bcm，经前处理去除板面氧化物；
Z222：将其经120℃烤板20min后冷却至室温，称重得W1；
Z223：过微蚀一次，120℃烤板20min后冷却至室温，称重得W2；
Z224：计算公式：μm=（W1-W2）×10000/（2×a×b×8.92）；
Z23、铜厚（μm）、焊盘大小；
Z231、通过使用化验室的电子显微镜对同一铜面焊盘大小进行5次数据量测并求平均值，得到过蚀刻槽后的金铜比；
Z232、采用切片方式对焊盘铜厚进行9次数据测量并取平均值，然后进行数据处理与分析。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本模板的保护范围。

Claims (5)

1.一种PCB板贾凡尼效应影响的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：通过导线将不同尺寸金面焊盘图形和固定尺寸铜面焊盘图形连接，得到系列不同的金铜比图形；
步骤二：通过改变微蚀量、铜离子含量以及金铜比，测试对铜面焊盘腐蚀的影响；
步骤三：测试包括以下设计：
A1：测试图形设计；
铜面焊盘图形直径固定0.2mm，通过改变金面焊盘尺寸大小，金铜比的设计范围为5-150:1；
A2：设计10-40组数据；
A3：微蚀量，范围为0.2-1.6μm，通过改变微蚀量大小，研究金铜比与微蚀量的关系；
A4：铜离子含量，范围为1.5-18g/L，通过改变铜离子含量，研究金铜比与铜离子含量关系。
2.根据权利要求1所述的一种PCB板贾凡尼效应影响的设计方法，其特征在于，所述步骤A1中，金铜比的设计以5为等差数列。
3.一种PCB板贾凡尼效应影响的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
Z1：制定试验方案，进行开料—涂布—菲林曝光—蚀刻—贴膜—沉金—阻焊—过OSP；
Z2：基于步骤Z1的试验方案配置系列铜离子含量及微蚀量的槽液，测量对象包括：
Z21、铜离子含量；
Z22、微蚀量；
Z23、铜厚、焊盘大小；
铜离子含量的测量方法包括：
Z211：取1mL微蚀槽液于锥形瓶中，并用去离子水稀释至50mL；
Z212：加入10mL缓冲液，滴入两滴1-（2-吡啶偶氮）-2-萘酚指示剂；
Z213：用0.1mol/L乙二胺四乙酸滴定由深蓝色至草绿色即完成滴定，记录乙二胺四乙酸用量VmL；
Z214：计算公式：Cu2+（g/L）=V×6.354；
微蚀量的测量方法包括：
Z221：取裸铜基板裁切成acm×bcm，经前处理去除板面氧化物；
Z222：将其经120℃烤板20min后冷却至室温，称重得W1；
Z223：过微蚀一次，120℃烤板20min后冷却至室温，称重得W2；
Z224：计算公式：微蚀量（μm）=（W1-W2）×10000/（2×a×b×8.92）；
铜厚、焊盘大小的测量方法包括：
Z231、通过使用化验室的电子显微镜对同一铜面焊盘大小进行5次数据量测并求平均值，得到过蚀刻槽后的金铜比；
Z232、采用切片方式对焊盘铜厚进行9次数据测量并取平均值，然后进行数据处理与分析。
4.根据权利要求3所述的一种PCB板贾凡尼效应影响的测试方法，其特征在于，所述贴膜步骤中对沉金区域膜面开窗。
5.根据权利要求4所述的一种PCB板贾凡尼效应影响的测试方法，其特征在于，所述阻焊步骤中对铜面和金面阻焊开窗。
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