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等离子清洗机清洗PCB金手指表面的原理

文章出处:本站 | 网站编辑:深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2022-12-06
金手指(bondingfinger)是内存条上与内存插槽之间的连接部件,是与其它设备如主板、机箱等相连接的电插脚,所有的信号都是通过金手指进行传送的,由于金手指是由众多金黄色的导电触片组成,因其表面镀金而且导电触片排列如手指状,所以俗称为“金手指”,如图1-1所示。
图 1-1 典型的挠性印制电路板金手指
图 1-1 典型的挠性印制电路板金手指

 
PCB金手指就是PCB中用于电气连接的插件,关系着PCB的电气导通,其作用至关重要。金手指实际上是在挠性覆铜板上通过特殊工艺再覆上一层金,PCB金手指表面镀金的目的在于金电阻率低,可以降低接触电阻,同时由于是插件,镀金可以增加耐磨性,而且金的化学性质不活泼,可以防氧化。但在实际的工艺过程中,PCB金手指的金面会发生变色现象,通过观察表现为金手指表面变暗或者出现红褐色斑点(如图1-2,1-3),正常金面应该是光亮金黄(如图1-4)。这种表面变色现象,严重影响PCB的导电性,甚至能够导致整个电子系统功能的实效。
图 1-2 不正常的金手指(金面发暗)
图 1-2 不正常的金手指(金面发暗)
图 1-3 不正常的金手指(金面有红褐色斑点)
图 2-3 不正常的金手指(金面有红褐色斑点)
图 1-4 正常金手指的金表面
图 1-4 正常金手指的金表面

 
金手指表面变色的原因

挠性印制电路板金手指表面变色也被俗称为“金面氧化”,一般情况下,金在自然界中是不会被氧化的,所以金都是以游离态的形式存在。原因在于金的化学性质不活泼,大气中的物质一般都不和金发生化学反应。但在生产过程中,挠性印制电路板上的金手指总会发生颜色变化,从工艺过程上分析,挠性印制电路板金手指表面变色的原因主要体现在以下三个方面:

①镀金前对铜表面清洗不净,以及对铜基体表面微蚀刻过度,造成铜基体表面过于粗糙,间隙之间深度过大。由于镀金层很薄(仅1~2μm),所以金有可能不会将铜完全覆盖,此时裸露在金表面的铜刺容易与腐蚀性气体反应而导致变色。

②在电镀过程中,如果没有对镀液进行良好的维护和适时的检测,也会带来严重后果,比如镀液极易受到杂质的污染,如果没有适时的检测,引入的杂质会污染镀液,就会造成镀液的分散能力下降,对镀金产生不良影响。由于在电镀过程中,伴随着镀液浓度的变化,电镀工艺参数也需要做出相应的调整,如果没有作出适时的检测和调整,比如,电镀的电流密度和镀液PH值过低,也会对电镀结果产生不良影响。

③镀金后清洗不净就会导致生产过程的污渍停留在金手指表面,还有工作人员的操作失误,例如,手汗污染也会导致金层变色。


等离子清洗金手指表面的原理


等离子体整体上显示电中性,是一种带电离子组成的电离状态,称为物质的第四态。产生等离子体首先要保证系统具有一定的真空度,然后输入所选择的气体,并开启射频电源向真空器内正负电极之间施加高频高压电场,气体即在正负极间电离,放出辉光,形成等离子体。

应用等离子清洗去除挠性板金手指表面的污渍,就是利用高度活化状态的等离子气体与金手指表面的的高分子材料和玻璃纤维发生气固化学反应,同时生成的气体产物和部分未发生反应的粒子被抽气泵抽走。机理如下:

⑴等离子气体的形成:
O2+CF4→O+OF+CO+COF+F+e……

⑵等离子体与高分子材料(C,H,O,N)反应:
(C,H,O,N)+(O+OF+CO+COF+F+e……)→CO2↑+H2O↑+NO2↑+……

⑶等离子体与Si和SiO2组成的玻纤布反应:HF+Si→SiF4↑+H2↑HF+SiO2→SiF4↑+H2O↑

从物理机理上看,是等离子轰击待清洗的金手指表面,使污染物脱离表面最终被真空泵吸走。整个等离子的处理过程首先利用高纯度的氮气作为处理气体,产生等离子体,目的是整个系统处于氮气的氛围之中,不仅预热挠性板,而且使得金手指表面的污渍(高分子材料)处于一定的活化状态,以利于后续阶段的反应。然后以氧气和四氟化碳为原始气体,混合产生O,F等离子,与挠性板金手指表面的污渍(高分子材料)发生反应,同时轰击金手指表面使污染物脱落,随抽气泵抽出发生系统。最后再通入氧气作为原始气体,生成的等离子再与反应残余物作用使金手指表面清洁。

纯氧的清洁机理为:(C,H,O,N)+(O+e……)→CO↑+CO2↑+H2O↑+NO2↑+……,而四氟化碳与纯氧的联合清洁机理为:

⑴等离子气体的形成:O2+CF4→O+OF+CO+COF+F+e……

⑵等离子体与高分子材料(C,H,O,N)反应:
(C,H,O,N)+(O+OF+CO+COF+F+e……)→CO2↑+H2O↑+NO2↑+HF↑……
由于F比起O更具有氧化性,所以其与高分子材料的污渍更能发生化学反应,所以四氟化碳和氧气混合更能有效去除金手指表面的污渍。
图1-5经过等离子清洗后的PCB板
图1-5 经过等离子清洗后的板

 
以上资料由深圳等离子清洗机厂家纳恩科技(NAENPLASMA)整理编辑。等离子体清洁金手指表面(如图1-5),效果就非常理想。从图上可以清晰的观察到,等离子体清洁过的金手指表面金黄光亮,不会像人工擦板那样造成挠性印制电路板表面皱折,而且清洁效率高;同时也不会像柠檬酸那样去污不彻底,并且不会给环境带来压力,所以等离子体去污既经济,又彻底,不失为一种优异的清洁方法。
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