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1、什么是賈凡尼效應

 

      賈凡尼效應又稱原電池效應、電偶腐蝕，即相連的、活性不同的兩個金屬與電解質(zhì)溶解接觸發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬原子失去電子而被氧化（腐蝕）。本質(zhì)就是活潑的金屬被氧化。

 

2、沉銀板的賈凡尼效應的原理

 

      2Ag+ + Cu → Ag +2 Cu2+

 

      在正常條件下，由于銀與銅能發(fā)生置換反應，由于不同金屬元素化學置換電動勢差異，低電勢元素會被高電勢元素所氧化（丟電子），而高電動勢元素得到電子而還原，在沉銀缸中，Ag離子在此反應得到電子還原（2Ag+ + 2e →2Ag，半反應電動勢E0=0.799volts）,銅被氧化丟電子（Cu-→Cu2++2e-，半反應電動勢=0.340volts），這樣，銅的氧化和銀離子的還原同時進行，形成均勻的鍍銀層，如上反應式及圖1所示。

 

 

      然而，如果阻焊層和銅線路之間出現(xiàn)“縫隙”，縫隙里銀離子的供應就會受限，阻焊層下面的銅可以被腐蝕為銅離子，為裂縫外的銅焊盤上的銀離子還原反應提供電子（如上圖2所示）。由于所需的電子數(shù)量與還原的銀離子數(shù)量成比例，賈凡尼效應的強度隨暴露銅焊盤表面積及鍍銀層厚度而增加。

 

3、沉銀板的賈凡尼效應造成的主要缺陷

 

      沉銀板的賈凡尼效應造成的主要缺陷為由于銅厚不足造成的開路，常見的賈凡尼效應主要有以下兩種：

 

（1）焊盤和被阻焊覆蓋的線路連接的頸部位置開路

 

      沉銀過程中，阻焊膜邊緣下Cu的被蝕現(xiàn)象，如圖所示。在沉銀過程中，因為阻焊膜與Cu裂縫的縫隙非常小，限制了沉銀液對此處的銀離子供應，但是此處的銅可以被腐蝕為銅離子，然后在裂縫外的銅表面上發(fā)生沉銀反應。因為離子轉(zhuǎn)換是沉銀反應的原動力，所以裂縫下銅面受攻擊程度與沉銀厚度直接相關。不均勻的電鍍銅層(孔口薄銅處);阻焊膜下基材銅上有明顯的深刮痕。

 

阻焊膜邊緣下Cu的被蝕現(xiàn)象

 

厚銀面會產(chǎn)生中度的賈凡尼效應

 

（2）盲孔在浸銀后出現(xiàn)空洞導致開路

 

 

4、原因及預防

 

（1）腐蝕

 

      腐蝕是由于空氣中的硫或氧與金屬表面反應而產(chǎn)生的。銀與硫反應會在表面生成一層黃色的硫化銀(Ag2S)膜,若硫含量較高,硫化銀膜最終會轉(zhuǎn)變成黑色。銀被硫污染有幾個途徑,空氣(如前所述)或其他污染源,如PWB包裝紙。氧和銀層下的銅發(fā)生反應,生成深褐色的氧化亞銅。

 

      這種缺陷通常是因為沉銀速度非?？?形成低密度的沉銀層,使得銀層低部的銅容易與空氣接觸,因此銅就會和空氣中的氧產(chǎn)生反應。疏松的晶體結(jié)構(gòu)的晶粒間空隙較大,因而需要更厚的沉銀層才能達到抗氧化。這意味著生產(chǎn)中要沉積更厚的銀層從而增加生產(chǎn)成本,也增加了可焊性出現(xiàn)問題的機率,如微空洞和焊接不良。

 

措施：

 

      腐蝕可以通過提高鍍層密度,降低孔隙度來減小。使用無硫材料包裝,同時以密封來隔絕板與空氣的接觸,也防止了空氣中夾帶的硫接觸銀表面。最好將包裝好的板存放在溫度30℃、相對濕度40%的環(huán)境中。雖然沉銀板的保存期很長,但是存儲時仍要遵循先進先出原則。

 

（2）露銅

 

      露銅通常與沉銀前的化學工序有關。這種缺陷在沉銀工藝后顯現(xiàn),主要是因為前制程未完全去除的殘留膜阻礙了銀層的沉積而產(chǎn)生的。最常見的是由阻焊工藝帶來的殘留膜,它是在顯影液中顯影未凈所致, 也就是所謂的“殘膜”,這層殘膜阻礙了沉銀反應。

 

      機械處理過程也是產(chǎn)生露銅的原因之一,線路板的表面結(jié)構(gòu)會影響板面與溶液接觸的均勻程度,溶液循環(huán)不足或過多同樣會形成不均勻的沉銀層。

 

措施：

 

      露銅可以通過優(yōu)化沉銀的前工序來降低或消除。為了達到這個目的,可在微蝕后通過“破水”實驗或“亮點”實驗來檢查銅表面,清潔的銅表面可以保持水膜至少40秒。

 

      根據(jù)需要使用超聲波或噴射器來提高沉銀液對微通孔、高縱橫比孔及厚板的潤濕能力，同時也為生產(chǎn)HDI板提供可行的解決方案,這些輔助的機械方法可被應用在前處理和沉銀液中來確?？妆谕耆粷櫇?。

 

（3）微空洞

 

      微空洞通常直徑小于1mil,位于焊料和焊接面之間的金屬界面化合物之上的空洞被稱為微空洞,因為它實際上是焊接面的“平面空泡群”,所以極大的減小了焊接結(jié)合力。OSP、ENIG以及沉銀表面都會出現(xiàn)微空洞,其形成的根本原因尚未明確,但已確認了幾個影響因素。

 

      盡管沉銀層的所有微空洞都發(fā)生在厚銀(厚度超過15μm)表面,但并非所有的厚銀層都會發(fā)生微空洞。當沉銀層底部的銅表面結(jié)構(gòu)非常粗糙時更容易產(chǎn)生微空洞。微空洞的發(fā)生似乎也與共沉積在銀層中的有機物的種類及成分有關。

 

措施：

 

      沉銀厚度是引發(fā)微空洞的最顯著因素,所以控制沉銀層厚度是首要步驟。調(diào)整微蝕速度和沉銀速度以獲得光滑均勻的表面結(jié)構(gòu)，還要通過測試槽液在使用周期內(nèi)不同時間點的沉銀層的純度,來監(jiān)控沉銀層中的有機物含量,合理的銀含量應控制在90% (原子比) 以上。