贾凡尼效应分析与改善
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e-Cu
Au
Cu
Au
Cu 2+
Cu
Cu 2+ 賈凡尼咬蚀
金手指變色
Page6
4.賈凡尼效應發生的製程
4.3 化學銀
化学沉银为金属置换反应，其反应过程可以表达为： Ag + + e- = Ag E=0.799 Cu 2+ + 2e-= Cu E=0.340 在正常条件下, 铜的氧化和银离子的还原同時进行,形成均匀的镀银 层.然而,如果阻焊膜和铜线路之间出现“缝隙”,缝隙里银离子的供应就 会受限,阻焊膜下面的铜就变成牺牲阳极,为暴露在外的铜焊盘上的银离子 还原反应提供电子（如图所示）.由于所需的电子数量与还原的银离子数 量成比例,贾凡尼效应的强度随暴露铜焊盘表面积及镀银层厚度而增加。
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4.賈凡尼效應發生的製程
4.2 金手指/化金 + OSP:
當PCB的線路設計上有金面連接到銅墊時, 在OSP的酸性環境中產生賈凡尼 效應,此時銅墊扮演陽極角色,金面扮演陰極角色.銅溶解在槽液中.造成銅層被咬蚀 現象. 金面變色是由於銅離子沉積在金面上後沉積一層較薄的OSP膜----銅與槽液 中的活化物長成有機銅錯化物皮膜的同時會拋出2個電子,電子將經過PCB使槽液 中的銅離子還原而沉積在金面上,產生變色.
項目特性
工程條件預防
驗證結果
工程設計不能完全 控制防呆
附件
2
OSP貼膠與免貼膠差異
問題原理性發生 控制
貼膠生產可控 “賈凡尼效應” 發 生
實驗判定不良有經 過重工 SPS系列”賈凡尼” 反應更明顯 水洗能力影響微蚀 液殘留以及銅離子 帶出至”護銅”…..
Page13
3
微蚀參數以及重工影響
生產條件管理
4
OSP微蚀藥水對比
物性差異
5
設備差異影響與分析
設備差異
4.3 改善項目評價&對策:
項次 改善項目 對策
暫時:不良板Sorting,並且將外層前板更改 補償設計後生產.未修正補償待OSP板貼膠 生產, 長期:完善設計規範並水平展開. 金手指板生產微蚀深度20-40u”, 控制重工次數1次,重工板100%量測線寬. 執行 單位 日期
微蚀溶液中（S2O8）2-【由于（S2O8）2- 氧化性强于Cu 2+，所以一般不会出现Cu 的沉积】，因为铜腐蚀和S2O82-还原同时进行，所以S2O82-也叫做腐蚀剂，在腐蚀电 池作用的同时，正常的微蚀作用依然存在： 在以上微蚀+腐蚀的作用下，蚀铜量将会大大增加,且原电池反应的作用要比正常 微蚀作用大得多 !!
設備(水洗能力)
噴洗距離 超小間隙 清洗不足
設計(CAM)
銅PAD設 計過小 線路補 償不足
流量不足 壓力不足 水洗段長 度不足
作業條件 異常 防焊附著 力不佳
防焊前處 理不良
微蚀銅離子高
槽溫度高 微蚀藥水 選擇不佳
微蚀速率快 油墨異常 電鍍銅 厚度不足
SPS濃度高
賈 凡 尼 效 應 產 生 開 路 原 因
---切片焊錫點區域咬銅量0.75mil, 上件後才產生open現象.
Page11
廠內未上件板隨機抽取500PCS 量測線寬不良率959312 ppm;
線寬 3mil以上占7% , 2-3mil 51% , 2mil 以下占42% .
Page12
4.2 不良分析與驗證:
項次
1
分析與驗證項目
調查分析工程設計
Page3
3.名詞定義&原理
Gold + 1.4 Volts
Platinum Iridium Palladium
Silver
+ 0.80
賈凡尼次序:其在上位者可將 下位金屬予以”還原”,使其從離 子狀態中取代出來使之還原成金 屬.
Mercury Ruthenium
Copper
+ 0.344
+ Ag
Pelling
Soder mask
copper
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4.賈凡尼效應發生的製程
正常生產銀厚(20u”)較輕微的咬蚀現象
厚銀(20u”)咬蚀現象較嚴重
以上圖片資料由Macdermid技術資料摘入,(我公司使用此供應商藥水,銀厚控制6-18u”)
Page8
5.原因分析
管理
重工次 數過多 藥水參 數控制 異常
表面處理賈凡尼效應分析與控制
Page1
1.案例目的
• 探討賈凡尼效應產生以及造成品質不良的機理; • 對客訴不良品解析,分析廠內製程變異; • 針對”賈凡尼效應”此一特定不良,建立案例以利 於工程師工作教導以及後續品質不良的預防及控 制.
Page2
3.名詞定義&原理
賈凡尼效應: 賈凡尼式腐蝕即是“電解式腐蝕”之同義字。賈凡尼為18 世紀之義大利解剖學家，曾利用銅與鐵等不同金屬鉤去鉤住生物 體(電解質)，而發現電池性的電流現象。
1
工程設計不良
工程&研發
07/07
2
微蚀參數以及重工
生產
3
OSP微蚀藥水選擇
與廠商確認調整為雙氧水系列.
採購&研發
4
設備差異影響控制
一部金手指量產免貼膠導入;
生產&研發
Page14
4.2.1工程設計補償
Genesis軟體PAD補償的窗口說明:
銅面積/金面績 越小,電位差越 強,腐蝕反應會 越強.
Genesis軟體 提供作業模塊 進行設置PAD 補償!
Bismuth Antimony Tungsten Hydrogen Lead Tin
0.0 Volts
Cu
Molybdenum Nickel - 0.25
Page4
4.賈凡尼效應發生的製程
4.1 微蚀處理 Na2S2O8 + Cu → Na2SO4 + CuSO4 Cu-2e → Cu2+ S2O82-+ 2e →2SO4 2E0:Cu2+ / Cu = + 0.337v; E0:SO42- / S2O82- = +2.01V
wenku.baidu.com其他
藥水
Page9
6.客訴案例解析
6.1 不良描述:
E191N8020CD(D/C:0921)料號在客戶端上件後發現有外開不良現象,不良率6364 ppm.
50 x
100 x
200 x
Page10
油墨peeling 嚴重,其下銅 被咬蚀 解析: 【1】油墨下線寬以及銅厚度正常(min1.3mil ),確認工程線路設計/電鍍/蝕刻無異常. 【2】焊點與線路連接區(主要為PAD連接金手指排PIN)產生賈凡尼效應咬蚀. 【3】從客戶IQC檢驗確認結果,量測出有不良品線寬不足,Min 區域2mil,但是沒有 open 現象.說明我司廠內不良品不能經過O/S測試檢出, 焊接過程中也造成銅層被咬蚀
Au
Cu
Au
Cu 2+
Cu
Cu 2+ 賈凡尼咬蚀
金手指變色
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4.賈凡尼效應發生的製程
4.3 化學銀
化学沉银为金属置换反应，其反应过程可以表达为： Ag + + e- = Ag E=0.799 Cu 2+ + 2e-= Cu E=0.340 在正常条件下, 铜的氧化和银离子的还原同時进行,形成均匀的镀银 层.然而,如果阻焊膜和铜线路之间出现“缝隙”,缝隙里银离子的供应就 会受限,阻焊膜下面的铜就变成牺牲阳极,为暴露在外的铜焊盘上的银离子 还原反应提供电子（如图所示）.由于所需的电子数量与还原的银离子数 量成比例,贾凡尼效应的强度随暴露铜焊盘表面积及镀银层厚度而增加。
Page5
4.賈凡尼效應發生的製程
4.2 金手指/化金 + OSP:
當PCB的線路設計上有金面連接到銅墊時, 在OSP的酸性環境中產生賈凡尼 效應,此時銅墊扮演陽極角色,金面扮演陰極角色.銅溶解在槽液中.造成銅層被咬蚀 現象. 金面變色是由於銅離子沉積在金面上後沉積一層較薄的OSP膜----銅與槽液 中的活化物長成有機銅錯化物皮膜的同時會拋出2個電子,電子將經過PCB使槽液 中的銅離子還原而沉積在金面上,產生變色.
項目特性
工程條件預防
驗證結果
工程設計不能完全 控制防呆
附件
2
OSP貼膠與免貼膠差異
問題原理性發生 控制
貼膠生產可控 “賈凡尼效應” 發 生
實驗判定不良有經 過重工 SPS系列”賈凡尼” 反應更明顯 水洗能力影響微蚀 液殘留以及銅離子 帶出至”護銅”…..
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3
微蚀參數以及重工影響
生產條件管理
4
OSP微蚀藥水對比
物性差異
5
設備差異影響與分析
設備差異
4.3 改善項目評價&對策:
項次 改善項目 對策
暫時:不良板Sorting,並且將外層前板更改 補償設計後生產.未修正補償待OSP板貼膠 生產, 長期:完善設計規範並水平展開. 金手指板生產微蚀深度20-40u”, 控制重工次數1次,重工板100%量測線寬. 執行 單位 日期
微蚀溶液中（S2O8）2-【由于（S2O8）2- 氧化性强于Cu 2+，所以一般不会出现Cu 的沉积】，因为铜腐蚀和S2O82-还原同时进行，所以S2O82-也叫做腐蚀剂，在腐蚀电 池作用的同时，正常的微蚀作用依然存在： 在以上微蚀+腐蚀的作用下，蚀铜量将会大大增加,且原电池反应的作用要比正常 微蚀作用大得多 !!
設備(水洗能力)
噴洗距離 超小間隙 清洗不足
設計(CAM)
銅PAD設 計過小 線路補 償不足
流量不足 壓力不足 水洗段長 度不足
作業條件 異常 防焊附著 力不佳
防焊前處 理不良
微蚀銅離子高
槽溫度高 微蚀藥水 選擇不佳
微蚀速率快 油墨異常 電鍍銅 厚度不足
SPS濃度高
賈 凡 尼 效 應 產 生 開 路 原 因
---切片焊錫點區域咬銅量0.75mil, 上件後才產生open現象.
Page11
廠內未上件板隨機抽取500PCS 量測線寬不良率959312 ppm;
線寬 3mil以上占7% , 2-3mil 51% , 2mil 以下占42% .
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4.2 不良分析與驗證:
項次
1
分析與驗證項目
調查分析工程設計
Page3
3.名詞定義&原理
Gold + 1.4 Volts
Platinum Iridium Palladium
Silver
+ 0.80
賈凡尼次序:其在上位者可將 下位金屬予以”還原”,使其從離 子狀態中取代出來使之還原成金 屬.
Mercury Ruthenium
Copper
+ 0.344
+ Ag
Pelling
Soder mask
copper
Page7
4.賈凡尼效應發生的製程
正常生產銀厚(20u”)較輕微的咬蚀現象
厚銀(20u”)咬蚀現象較嚴重
以上圖片資料由Macdermid技術資料摘入,(我公司使用此供應商藥水,銀厚控制6-18u”)
Page8
5.原因分析
管理
重工次 數過多 藥水參 數控制 異常
表面處理賈凡尼效應分析與控制
Page1
1.案例目的
• 探討賈凡尼效應產生以及造成品質不良的機理; • 對客訴不良品解析,分析廠內製程變異; • 針對”賈凡尼效應”此一特定不良,建立案例以利 於工程師工作教導以及後續品質不良的預防及控 制.
Page2
3.名詞定義&原理
賈凡尼效應: 賈凡尼式腐蝕即是“電解式腐蝕”之同義字。賈凡尼為18 世紀之義大利解剖學家，曾利用銅與鐵等不同金屬鉤去鉤住生物 體(電解質)，而發現電池性的電流現象。
1
工程設計不良
工程&研發
07/07
2
微蚀參數以及重工
生產
3
OSP微蚀藥水選擇
與廠商確認調整為雙氧水系列.
採購&研發
4
設備差異影響控制
一部金手指量產免貼膠導入;
生產&研發
Page14
4.2.1工程設計補償
Genesis軟體PAD補償的窗口說明:
銅面積/金面績 越小,電位差越 強,腐蝕反應會 越強.
Genesis軟體 提供作業模塊 進行設置PAD 補償!
Bismuth Antimony Tungsten Hydrogen Lead Tin
0.0 Volts
Cu
Molybdenum Nickel - 0.25
Page4
4.賈凡尼效應發生的製程
4.1 微蚀處理 Na2S2O8 + Cu → Na2SO4 + CuSO4 Cu-2e → Cu2+ S2O82-+ 2e →2SO4 2E0:Cu2+ / Cu = + 0.337v; E0:SO42- / S2O82- = +2.01V
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藥水
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6.客訴案例解析
6.1 不良描述:
E191N8020CD(D/C:0921)料號在客戶端上件後發現有外開不良現象,不良率6364 ppm.
50 x
100 x
200 x
Page10
油墨peeling 嚴重,其下銅 被咬蚀 解析: 【1】油墨下線寬以及銅厚度正常(min1.3mil ),確認工程線路設計/電鍍/蝕刻無異常. 【2】焊點與線路連接區(主要為PAD連接金手指排PIN)產生賈凡尼效應咬蚀. 【3】從客戶IQC檢驗確認結果,量測出有不良品線寬不足,Min 區域2mil,但是沒有 open 現象.說明我司廠內不良品不能經過O/S測試檢出, 焊接過程中也造成銅層被咬蚀