技術(shù)文章
在電子制造領(lǐng)域,PCB作為電子元器件的支撐體和電氣連接的提供者,其表面性質(zhì)至關(guān)重要。其中,表面潤濕性直接決定了液體(如焊錫膏、助焊劑、導電銀漿、阻焊油墨、三防漆等)在其上的鋪展、附著和最終成型質(zhì)量。
一個親水(低接觸角)的表面有利于液體的鋪展和滲透,從而形成牢固的冶金結(jié)合或機械互鎖;而一個疏水(高接觸角)的表面則會導致液體收縮、鋪展不均,進而引發(fā)各種工藝缺陷。因此,精確分析并控制PCB基板的親疏水性能,是實現(xiàn)高精度、高可靠性電子制造的核心環(huán)節(jié)之一。
PCB基板的潤濕性主要由其表面能決定。表面能高的基板,更容易與液體相互作用,表現(xiàn)為親水;表面能低的基板,則表現(xiàn)為疏水。在工程實踐中,通常通過接觸角(Contact Angle, CA) 這一量化指標來直觀表征:
接觸角 < 90°:定義為親水(Hydrophilic)。液體易于鋪展,角越小,親水性越強。
接觸角 > 90°:定義為疏水(Hydrophobic)。液體傾向于凝聚成球狀。
接觸角 > 150°:定義為超疏水(Superhydrophobic),通常需要特殊的微納結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。
親疏水性能對電子制造工藝的影響
1、焊接工藝(SMT & THT)
影響焊點質(zhì)量:在回流焊或波峰焊中,助焊劑和熔融焊料需要在焊盤上良好鋪展。若焊盤表面污染或氧化導致疏水性增強(接觸角增大),會嚴重削弱焊料的潤濕性,導致虛焊、冷焊、焊料球(Solder Ball) 等缺陷,直接降低電氣連接可靠性。
阻焊層(Solder Mask)定義:阻焊層本身應具有良好的疏水性(高接觸角),以防止焊錫在非焊盤區(qū)域爬升造成橋連。同時,其與銅箔的附著力又要求界面具有良好的親水性。這種對不同區(qū)域的潤濕性控制是PCB制造中的關(guān)鍵技術(shù)。
2、覆膜與涂覆工藝
阻焊油墨附著:油墨在親水性的基材上能獲得更好的附著力和成像精度。若基板疏水,容易導致油墨收縮、分層或出現(xiàn)魚眼(Fish Eyes) 等缺陷。
三防漆(Conformal Coating)涂覆:三防漆需要在PCB表面形成均勻、無缺陷的保護膜。一個清潔且適度親水的表面能確保三防漆的良好鋪展和附著。疏水表面會導致涂層收縮、露點,失去保護作用。
3、集成電路封裝與粘結(jié)
在芯片貼裝(Die Attach)或高密度互連(HDI)技術(shù)中,導電銀漿、環(huán)氧樹脂膠等需要精確分配和鋪展。基板的親水表面能確保膠水/銀漿的流動前沿均勻,形成厚度一致、無空洞的粘結(jié)層,提升散熱性能和機械強度。
PCB基板的親疏水性能絕非一個孤立的表面屬性,而是貫穿電子制造全流程、直接影響產(chǎn)品良率與可靠性的關(guān)鍵工程參數(shù)。通過接觸角測量可以對其進行精確、量化的分析與監(jiān)控。
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