PCB印制插頭鍍金面等離子清洗

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2023-09-14

印制電路板印制插頭是PCB中用于電氣連接的插腳，起著電氣導(dǎo)通的重要作用。由于正常的金表面應(yīng)當是光亮金黃，但在生產(chǎn)過程中印制插頭表面會發(fā)生變色，俗稱金面氧化，影響電氣導(dǎo)通，嚴重時會導(dǎo)致電子系統(tǒng)工作的失敗。然而傳統(tǒng)的清潔方法對印制插頭表面的作用效果不明顯，因此清潔印制插頭表面是困擾PCB工藝過程的難題。本文對印制插頭表面變色的原因進行分析，對等離子清洗的原理進行說明。

PCB印制插頭表面鍍金的目的在于金可以降低接觸電阻，由于是插件，鍍金可以增加耐磨性，同時還防氧化。但在鍍完金之后，金表面總是會變色，用目測觀察表現(xiàn)為暗黃色或者紅褐色斑點，正常金面應(yīng)該是光亮金黃。

金面變色的原因分析

金面氧化只是俗稱，嚴格的說金是不會被氧化的，因為金是一種比較穩(wěn)定的金屬元素，在大氣的環(huán)境中不與其它的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因此不會受到各種腐蝕性氣體的侵襲而發(fā)生化學(xué)變化。PCB印制插頭表面變色的原因主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

（1）電鍍開始時，基體表面集結(jié)著核狀分離點，并隨著時間的增加，金最終將在橫向和縱向連續(xù)擴散而逐漸鋪在基體的所有表面。基體表面沉積的金晶核在水平方向上會不可避免的形成間隙，這種間隙如果形成金鍍層通向基體金屬的微孔，基體金屬銅通過鍍金層的空隙向鍍層表面遷移，由于金層和基體銅金屬之間存在著電位差，在遇到腐蝕性介質(zhì)時這種電位差會導(dǎo)致基體金屬被腐蝕，當腐蝕物聚集在金層表面就會改變顏色。

（2）鍍金過程中的管理問題。
①鍍金前對銅表面清洗不盡，以及酸洗過量造成銅基體粗糙，從而導(dǎo)致鍍層間隙增多，銅就容易擴散到金表面，然后受腐蝕性氣體的腐蝕而導(dǎo)致變色。
②由于金與銅容易形成擴散層，所以金不能直接鍍在銅表面，那么就需要在金與銅表面形成阻擋層，阻擋層應(yīng)當符合致密度高、應(yīng)力低和不向金層表面擴散等條件。一般情況下是用鎳鍍層作為金的阻擋層，鎳的特性固然好，但鎳的脆性會產(chǎn)生微裂紋從而喪失阻擋作用，還有新鮮的鎳表面極容易被空氣氧化而形成一層極薄的氧化層，不僅影響其可焊性，而且還影響電鍍與其他金屬的結(jié)合力。因此使用鎳應(yīng)盡量避免與空氣接觸。
③在電鍍過程中，鍍液維護工作沒有做好，將會對鍍層質(zhì)量帶來嚴重后果，比如將金屬雜質(zhì)帶入鍍液，就會造成鍍液的分散能力下降，電流效率降低，對金鍍層產(chǎn)生不良影響。
④在電鍍過程中，電鍍工藝參數(shù)設(shè)置不妥，比如在鍍阻擋層時，如果電鍍的電流密度過低，在規(guī)定的時間內(nèi)鍍層厚度就達不到要求。同樣，如果在鍍鎳時，若鍍液pH值調(diào)的過低或低于工藝下限，鎳層會層積得太慢達不到規(guī)定的厚度，那么鍍層阻擋作用也會下降。
⑤鍍后清洗不凈以及操作人員的手汗污染也是導(dǎo)致金層變色的原因。

等離子清洗印制插頭表面鍍金面原理

等離子清潔作用主要是是去除弱鍵為主的(典型-CH基)有機沾污物和氧化物。等離子清潔原理如下：
(1) 等離子氣體的形成:
O₂+CF4→O+OF+CO+COF+F+e....
(2) 等離子體與高分子材料(C,H,O,N)反應(yīng):
（C,H,O,N）+（O+OF+CO+COF+F+e.....）→CO2↑+H20↑+NO2↑+.....
(3) 等離子體與Si和SiO2組成的玻纖布反應(yīng):
HF+Si→SiF4↑+H2
HF+SiO2→SiF4↑+H2O↑
（4）氫等離子體通過化學(xué)反應(yīng)可以去除表面氧化物，達到清潔表面的目的，反應(yīng)式如下： H2+e^- →2 H⁺+e^-
H⁺+非揮發(fā)性金屬氧化物 → 金屬+ H2O
以上是等離子體清潔的基本原理，為其應(yīng)用于印制插頭表面清潔。

與傳統(tǒng)的清洗方法相比，等離子體更能有效清潔PCB印制插頭金面，不但作用時間短暫，節(jié)省人力和時間，清潔效率高，而且使用氣體價格低廉，具有成本優(yōu)勢，并對補強，包封和金面沒有影響，因此等離子體清洗不失為一種優(yōu)良的金表面清潔方法。