賈凡尼效應(yīng)分析及改善

1、Page1表面處理賈凡尼效應(yīng)分析與控制表面處理賈凡尼效應(yīng)分析與控制Page21.案例目的案例目的 探討賈凡尼效應(yīng)產(chǎn)生以及造成品質(zhì)不良的機(jī)理; 對客訴不良品解析,分析廠內(nèi)製程變異; 針對”賈凡尼效應(yīng)”此一特定不良,建立案例以利於工程師工作教導(dǎo)以及後續(xù)品質(zhì)不良的預(yù)防及控制.Page33.名詞定義名詞定義&原理原理賈凡尼效應(yīng)賈凡尼效應(yīng): 賈凡尼式腐蝕即是“電解式腐蝕”之同義字。賈凡尼為18世紀(jì)之義大利解剖學(xué)家，曾利用銅與鐵等不同金屬鉤去鉤住生物體(電解質(zhì))，而發(fā)現(xiàn)電池性的電流現(xiàn)象。Page4PlatinumIridium PalladiumMercuryRuthenium BismuthAn

2、timonyTungstenHydrogen0.0 VoltsLeadTinMolybdenumNickel - 0.25 賈凡尼次序賈凡尼次序:其在上位者可將其在上位者可將下位金屬予以下位金屬予以”還原還原”,使其從離使其從離子狀態(tài)中取代出來使之還原成金子狀態(tài)中取代出來使之還原成金屬屬.+AgCu3.名詞定義名詞定義&原理原理Page54.賈凡尼效應(yīng)發(fā)生的製程賈凡尼效應(yīng)發(fā)生的製程4.1 微蝕處理微蝕處理微蝕溶液中（S2O8）2-【由于（S2O8）2- 氧化性強(qiáng)于Cu 2+，所以一般不會出現(xiàn)Cu 的沉積】，因為銅腐蝕和S2O82-還原同時進(jìn)行，所以S2O82-也叫做腐蝕劑，在腐蝕電池作

3、用的同時，正常的微蝕作用依然存在：在以上微蝕+腐蝕的作用下，蝕銅量將會大大增加,且原電池反應(yīng)的作用要比正常微蝕作用大得多 !Na2S2O8 + Cu Na2SO4 + CuSO4Cu-2e Cu2+ E0:Cu2+ / Cu = + 0.337v;S2O82-+ 2e 2SO4 2- E0:SO42- / S2O82- = +2.01VPage6 當(dāng)PCB的線路設(shè)計上有金面連接到銅墊時, 在OSP的酸性環(huán)境中產(chǎn)生賈凡尼效應(yīng),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.造成銅層被咬蝕現(xiàn)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(jī)銅錯化物皮

4、膜的同時會拋出2個電子,電子將經(jīng)過PCB使槽液中的銅離子還原而沉積在金面上,產(chǎn)生變色.Cu 2+CuCuAuCu 2+e-AuCu賈凡尼咬蝕賈凡尼咬蝕金手指變色金手指變色4.2 金手指金手指/化金化金 + OSP:4.賈凡尼效應(yīng)發(fā)生的製程賈凡尼效應(yīng)發(fā)生的製程Page7 化學(xué)沉銀為金屬置換反應(yīng)，其反應(yīng)過程可以表達(dá)為： Ag + + e- = Ag E=0.799 Cu 2+ + 2e-= Cu E=0.340 在正常條件下, 銅的氧化和銀離子的還原同時進(jìn)行,形成均勻的鍍銀層.然而,如果阻焊膜和銅線路之間出現(xiàn)“縫隙”,縫隙里銀離子的供應(yīng)就會受限,阻焊膜下面的銅就變成犧牲陽極,為暴露在外的銅焊盤上的

5、銀離子還原反應(yīng)提供電子（如圖所示）.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(yīng)的強(qiáng)度隨暴露銅焊盤表面積及鍍銀層厚度而增加。4.3 化學(xué)銀化學(xué)銀 copperSoder maskPelling4.賈凡尼效應(yīng)發(fā)生的製程賈凡尼效應(yīng)發(fā)生的製程Page8正常生產(chǎn)銀厚(20u”)較輕微的咬蝕現(xiàn)象厚銀(20u”)咬蝕現(xiàn)象較嚴(yán)重以上圖片資料由Macdermid技術(shù)資料摘入,(我公司使用此供應(yīng)商藥水,銀厚控制6-18u”)4.賈凡尼效應(yīng)發(fā)生的製程賈凡尼效應(yīng)發(fā)生的製程Page95.原因分析原因分析賈賈凡凡尼尼效效應(yīng)應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生生開開路路原原因因設(shè)備(水洗能力)藥水管理設(shè)計(CAM) 其他線路補(bǔ)償不足銅PA

6、D設(shè)計過小微蝕藥水選擇不佳流量不足壓力不足水洗段長度不足噴洗距離超小間隙清洗不足微蝕銅離子高微蝕速率快槽溫度高SPS濃度高防焊附著力不佳電鍍銅厚度不足防焊前處理不良油墨異常作業(yè)條件異常重工次數(shù)過多藥水參數(shù)控制異常Page106.客訴案例解析客訴案例解析E191N8020CD(D/C:0921)料號在客戶端上件後發(fā)現(xiàn)有外開不良現(xiàn)象,不良率6364 ppm. 6.1 不良描述不良描述:50 x100 x200 xPage11油墨peeling嚴(yán)重,其下銅被咬蝕解析解析:【1】油墨下線寬以及銅厚度正常(min1.3mil ),確認(rèn)工程線路設(shè)計/電鍍/蝕刻無異常.【2】焊點(diǎn)與線路連接區(qū)(主要為PAD連

7、接金手指排PIN)產(chǎn)生賈凡尼效應(yīng)咬蝕.【3】從客戶IQC檢驗確認(rèn)結(jié)果,量測出有不良品線寬不足,Min 區(qū)域2mil,但是沒有 open 現(xiàn)象.說明我司廠內(nèi)不良品不能經(jīng)過O/S測試檢出, 焊接過程中也造成銅層被咬蝕 -切片焊錫點(diǎn)區(qū)域咬銅量0.75mil, 上件後才產(chǎn)生open現(xiàn)象.Page12廠內(nèi)未上件板隨機(jī)抽取廠內(nèi)未上件板隨機(jī)抽取500PCS 量測線寬量測線寬不良率不良率959312 ppm; 線寬線寬 3mil以上占以上占7% , 2-3mil 51% , 2mil 以下占以下占42% . Page134.2 不良分析與驗證不良分析與驗證:項次項次分析與驗證項目分析與驗證項目項目特性項目特性

8、驗證結(jié)果驗證結(jié)果附件附件1調(diào)查分析工程設(shè)計工程條件預(yù)防工程設(shè)計不能完全控制防呆2OSP貼膠與免貼膠差異問題原理性發(fā)生控制貼膠生產(chǎn)可控“賈凡尼效應(yīng)” 發(fā)生3微蝕參數(shù)以及重工影響生產(chǎn)條件管理實驗判定不良有經(jīng)過重工4OSP微蝕藥水對比物性差異SPS系列”賈凡尼”反應(yīng)更明顯5設(shè)備差異影響與分析設(shè)備差異水洗能力影響微蝕液殘留以及銅離子帶出至”護(hù)銅”.Page14項次項次改善項目改善項目對策對策執(zhí)行執(zhí)行單位單位日期日期1工程設(shè)計不良暫時:不良板Sorting,並且將外層前板更改補(bǔ)償設(shè)計後生產(chǎn).未修正補(bǔ)償待OSP板貼膠生產(chǎn),長期:完善設(shè)計規(guī)範(fàn)並水平展開.工程&研發(fā)07/072微蝕參數(shù)以及重工金手指板

9、生產(chǎn)微蝕深度20-40u”, 控制重工次數(shù)1次,重工板100%量測線寬.生產(chǎn)3OSP微蝕藥水選擇與廠商確認(rèn)調(diào)整為雙氧水系列.採購&研發(fā)4設(shè)備差異影響控制一部金手指量產(chǎn)免貼膠導(dǎo)入;生產(chǎn)&研發(fā)4.3 改善項目評價改善項目評價&對策對策:Page15銅面積/金面績越小,電位差越強(qiáng),腐蝕反應(yīng)會越強(qiáng).Genesis軟體提供作業(yè)模塊進(jìn)行設(shè)置PAD補(bǔ)償!Genesis軟體軟體PAD補(bǔ)償?shù)拇翱谡f明補(bǔ)償?shù)拇翱谡f明:4.2.1工程設(shè)計補(bǔ)償工程設(shè)計補(bǔ)償Page16Genesis軟體軟體”淚滴淚滴”自動添加的窗口說明自動添加的窗口說明:Teardrop的類型(詳述於下頁)AR小於? Mil的P

10、ad才加欲維持的最小間距孔徑範(fàn)圍落在此範(fàn)圍內(nèi)的Pad才加與孔邊需維持的最小間距是否刪除舊的TeardropPage17Type 的類型: Straight: 三角形的淚滴，以Line構(gòu)成。 Rounded: 圓形的淚滴，以Pad構(gòu)成。執(zhí)行後之報告執(zhí)行後之報告(Category): 已加好的Teardrop。資料太密集之處，即加上後會造成間距不足，所以不加。位置太窄，而線寬太粗，無法加上。Added teardrops(teardrops creation)Too close locationsLine too narrowPage18變數(shù)變數(shù) (Variable) 以下為三角型以下為三角型”淚

11、滴淚滴”設(shè)計設(shè)計. EXT=(連接PAD的線寬 參照比率) +額外需加大的固定長度.淚滴添加的大小淚滴添加的大小取決於取決於EXTPage19客供原稿設(shè)定軟體自動增加“淚滴” 設(shè)計後工作稿Page20pad3.0mil防焊偏移,”淚滴”長度不足,可能造成失效!“淚滴淚滴”補(bǔ)償長度必須考量補(bǔ)償長度必須考量: 開窗開窗+ 偏移偏移+ peeling 影響影響!padLineGold finger3.0mil“淚滴”長度Page211234設(shè)定軟體自動增加設(shè)定軟體自動增加“淚滴淚滴” 設(shè)計差異性設(shè)計差異性?抗蝕性分析:43=211234微蝕三次後不同PAD連結(jié)點(diǎn)咬蝕開路風(fēng)險:13=24Page22是

12、否貼膠過1次微蝕過2次微蝕過3次微蝕備註免貼膠E191N8020CD D/C:0921）待osp板6step,分別將金手指免貼膠及貼膠2種狀態(tài)各3step過護(hù)銅線1次、2次、3次.線別:五部OSP線,微蝕深度: 69.12u” 貼膠4.2.2 金手指貼膠與免貼膠對比金手指貼膠與免貼膠對比Page23是否貼膠微蝕次數(shù)護(hù)銅前線寬護(hù)銅後線寬R (mil)金手指免貼膠13.322.231.0923.451.901.5533.841.842.0金手指貼膠13.032.840.1923.323.080.2433.773.290.48金手指貼膠生產(chǎn)金手指貼膠生產(chǎn),因為金面被貼紅膠蓋住因為金面被貼紅膠蓋住,只

13、有銅面正常微蝕只有銅面正常微蝕.故可以預(yù)防故可以預(yù)防”賈凡尼效應(yīng)產(chǎn)生過度腐蝕賈凡尼效應(yīng)產(chǎn)生過度腐蝕!Page24微蝕深度未過微蝕過1次微蝕過2次微蝕過3次微蝕20-30 u”50-60 u”4.2.3 微蝕重工微蝕重工&微蝕速率影響微蝕速率影響金手指不貼膠生產(chǎn)金手指不貼膠生產(chǎn),不同微蝕深度以及微蝕次數(shù)對比測試不同微蝕深度以及微蝕次數(shù)對比測試:Page25微蝕深度測量點(diǎn)數(shù)原線寬微蝕1次線寬微蝕2次線寬微蝕3次線寬R1(mil)R2(mil)R3(mil)20-30u”13.152.562.111.70.591.041.4523.302.612.01.760.691.301.5450-60

14、u”13.322.31.761.331.021.561.9923.182.211.711.280.971.471.90微蝕速率越高微蝕速率越高,賈凡尼效應(yīng)咬銅越大賈凡尼效應(yīng)咬銅越大!金手指不貼膠生產(chǎn)金手指不貼膠生產(chǎn),微蝕速率控制微蝕速率控制40u”以內(nèi)以內(nèi),重工重工1次咬蝕線寬次咬蝕線寬1mil,產(chǎn)品產(chǎn)品100%將出現(xiàn)線細(xì)不良將出現(xiàn)線細(xì)不良!Page264.2.4 微蝕藥水系列差異微蝕藥水系列差異部門別部門別二部二部五部五部微蝕藥水系列H2O2 + H2SO4 SPS+ H2SO4Na2S2O8+Cu Na2SO4+ CuSO4特性對比【1】 H2O2容易分解【2】 E1.433 V E0 H

15、2O / H2O2= +1.77v；【1】SPS 需要溶解, 添加溶解前後微蝕速率差異;【2】 E1.763 V E0 SO42-/ S2O82-= +2.01V H2O2 + Cu CuO + H2OCuO + H2SO4 CuSO4+ H2O 標(biāo)準(zhǔn)電位更小，標(biāo)準(zhǔn)電位更小，賈凡尼效應(yīng)弱賈凡尼效應(yīng)弱，雙氧水體系所形成的腐蝕電池作用大大弱于，雙氧水體系所形成的腐蝕電池作用大大弱于過硫酸鈉體系過硫酸鈉體系!Page274.54.23.93.63.3LB目標(biāo)UBLB3.1目標(biāo)3.9UB4.7樣本均值4.096樣本 N15標(biāo)準(zhǔn)差（組內(nèi)）0.153875標(biāo)準(zhǔn)差（整體）0.183295過程數(shù)據(jù)Cp*CPL

16、*CPU*Cpk*Pp*PPL*PPU*Ppk*Cpm*整體能力潛在（組內(nèi)）能力PPM UB0.00PPM 合計0.00實測性能PPM UB*PPM 合計*預(yù)期組內(nèi)性能PPM UB*PPM 合計*預(yù)期整體性能組內(nèi)整體二二部部微微蝕蝕前前 的的過過程程能能力力4.54.23.93.63.33.0LB目標(biāo)UBLB3.1目標(biāo)3.9UB4.7樣本均值3.284樣本 N15標(biāo)準(zhǔn)差（組內(nèi)）0.162741標(biāo)準(zhǔn)差（整體）0.184344過程數(shù)據(jù)Cp*CPL*CPU*Cpk*Pp*PPL*PPU*Ppk*Cpm*整體能力潛在（組內(nèi)）能力PPM UB0.00PPM 合計133333.33實測性能PPM UB*P

17、PM 合計*預(yù)期組內(nèi)性能PPM UB*PPM 合計*預(yù)期整體性能組內(nèi)整體二二部部微微蝕蝕3 3次次 的的過過程程能能力力X X部部Y Y部部微蝕前微蝕前微蝕微蝕3 3次後次後R(mil)微蝕前微蝕前微蝕微蝕3 3次後次後R(mil)4.16 3.48 0.68 4.36 2.24 2.12 4.52 3.61 0.91 4.37 1.88 2.49 4.13 3.29 0.84 4.17 1.78 2.39 3.95 3.26 0.69 4.34 1.91 2.43 4.06 3.19 0.87 4.48 1.77 2.71 4.10 3.45 0.65 4.25 1.94 2.31 4.06

18、 3.32 0.74 4.21 1.68 2.53 4.11 3.45 0.66 4.17 1.90 2.27 4.00 3.38 0.62 4.11 1.27 2.84 4.29 3.19 1.10 4.25 2.17 2.08 4.31 3.26 1.05 3.93 1.69 2.24 3.78 2.87 0.91 3.91 1.71 2.20 3.84 3.32 0.52 4.35 1.86 2.49 4.04 3.06 0.98 3.96 1.76 2.20 4.09 3.13 0.96 4.23 2.39 1.84 max1.10 max2.84 min0.52min1.84aveg

19、0.81 0.81 aveg2.34 2.34 Page284.23.63.02.41.81.2LB目標(biāo)UBLB3.1目標(biāo)3.9UB4.7樣本均值1.86333樣本 N15標(biāo)準(zhǔn)差（組內(nèi)）0.271657標(biāo)準(zhǔn)差（整體）0.265725過程數(shù)據(jù)Cp*CPL*CPU*Cpk*Pp*PPL*PPU*Ppk*Cpm*整體能力潛在（組內(nèi)）能力PPM UB0.00PPM 合計1000000.00實測性能PPM UB*PPM 合計*預(yù)期組內(nèi)性能PPM UB*PPM 合計*預(yù)期整體性能組內(nèi)整體五五部部微微蝕蝕3 3次次 的的過過程程能能力力4.54.23.93.63.3LB目標(biāo)UBLB3.1目標(biāo)3.9UB4.7

20、樣本均值4.206樣本 N15標(biāo)準(zhǔn)差（組內(nèi)）0.156408標(biāo)準(zhǔn)差（整體）0.170076過程數(shù)據(jù)Cp*CPL*CPU*Cpk*Pp*PPL*PPU*Ppk*Cpm*整體能力潛在（組內(nèi)）能力PPM UB0.00PPM 合計0.00實測性能PPM UB*PPM 合計*預(yù)期組內(nèi)性能PPM UB*PPM 合計*預(yù)期整體性能組內(nèi)整體五五部部微微蝕蝕前前 的的過過程程能能力力微蝕微蝕SPS系列比對系列比對H2O2系列微蝕藥水產(chǎn)生賈凡尼腐蝕強(qiáng)系列微蝕藥水產(chǎn)生賈凡尼腐蝕強(qiáng) !Page294.2.5 設(shè)備差異影響設(shè)備差異影響加壓水洗溢流水洗加壓水洗超音波水洗水柱式?jīng)_洗微? 1擠水滾輪微? 2擠水滾輪微? 擠水

21、滾輪加壓水洗溢流水洗1700mm1700mm200mm200mm300mm300mm400mm500mm900mm2400mm300mm300mm1200mm宇宙OSP線立堡OSP線宇宙線宇宙線藥水槽長:水洗長=1:0.706超音波微間隙處理能力強(qiáng)立堡線立堡線藥水槽長:水洗長=1:0.625微蝕1微蝕2微蝕Page304.2.5 設(shè)備差異影響設(shè)備差異影響4.54.23.93.63.3LB目標(biāo)UBLB3.1目標(biāo)3.9UB4.7樣本均值4.096樣本 N15標(biāo)準(zhǔn)差（組內(nèi)）0.143744標(biāo)準(zhǔn)差（整體）0.153241過程數(shù)據(jù)Cp*CPL*CPU*Cpk*Pp*PPL*PPU*Ppk*Cpm*整體能

22、力潛在（組內(nèi)）能力PPM UB0.00PPM 合計0.00實測性能PPM UB*PPM 合計*預(yù)期組內(nèi)性能PPM UB*PPM 合計*預(yù)期整體性能組內(nèi)整體一一部部微微蝕蝕前前 的的過過程程能能力力4.44.03.63.22.82.4LB目標(biāo)UBLB3.1目標(biāo)3.9UB4.7樣本均值2.674樣本 N15標(biāo)準(zhǔn)差（組內(nèi)）0.172239標(biāo)準(zhǔn)差（整體）0.148987過程數(shù)據(jù)Cp*CPL*CPU*Cpk*Pp*PPL*PPU*Ppk*Cpm*整體能力潛在（組內(nèi)）能力PPM UB0.00PPM 合計1000000.00實測性能PPM UB*PPM 合計*預(yù)期組內(nèi)性能PPM UB*PPM 合計*預(yù)期整體性能組內(nèi)整體一一部部微微蝕蝕3 3次次 的的過過程