老生常談--賈凡尼現象

賈凡尼現象

賈凡尼現象（GalvanicSeries）在線路板製作中是有害的，無論是什麼表面處理。也是無法完全避免的，但可以有效控制。要把它的影響控制到最小，我們就必須先了解它的原理。

Part Ⅰ沉錫工藝中的賈尼凡現象

  沉錫之前，銅面上有雜物粘附，比如油墨殘渣。

 

 在沉錫過程中，發生的是置換反應，錫將銅置換出來。

 油墨殘渣受到沉錫藥水攻擊而脫落。

  油墨殘渣脫落後，裸露的銅面被氧化，銅原子失去一個電子變成一價銅，電子往錫方向移動，錫離子獲得電子後還原成金屬錫，隨著反應的持續進行，銅面就像被老鼠咬過一樣形成一個凹坑。

 

 

如果在孔內或者線路上油墨的undercut位置，同樣會發生這個不良的反應。

 

  嚴重的，在孔環位置會發生「斷頸」問題，孔內則會出現破洞，客戶做波峰焊時就會吹孔（blow hole）

 

Part Ⅱ沉銀工藝中的賈尼凡現象

   先看以下圖片，在線路與手指交接的位置，線路被咬蝕變細，嚴重的，甚至「斷頸」。

  剝去油墨，用SEM掃描圖片如下，發現嚴重的咬蝕現象。

  沉銀工藝，其基本反應原理為置換反應，反應表達式如下：

  在正常條件下，銅的氧化和銀離子的還原同時進行，形成均勻的銀鍍層。但如在Pad與線路或者焊盤與線路的交接位置有裸露的銅面，或者油墨和線路之間存在縫隙（undercut，事實上一定存在）。

     縫隙裡的銀離子供應就會受阻，裸露的銅或油墨下面的銅就變成了「犧牲陽極」，為焊盤或PAD上的銀離子還原反應提供了電子，形成賈凡尼效應，如下圖示。

  銅面或undercut越大，反應越強，咬蝕越嚴重。

   因為undercut是必然存在的，因此賈尼凡現象也是難以避免的，但可以通過改良設計來將它的影響降到最小。比如淚滴補償設計，如下圖示：

 淚滴補償設計需考量：開窗、偏移以及undercut的影響，這需要實際的實驗數據來驗證。

 如果實際生產過程中防焊偏移過大，或者油墨的undercut過大，淚滴補償或許失效。

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