等離子清洗機清洗PCB金手指表面的原理

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：2022-12-06

金手指（bondingfinger）是內(nèi)存條上與內(nèi)存插槽之間的連接部件，是與其它設(shè)備如主板、機箱等相連接的電插腳，所有的信號都是通過金手指進行傳送的，由于金手指是由眾多金黃色的導(dǎo)電觸片組成，因其表面鍍金而且導(dǎo)電觸片排列如手指狀，所以俗稱為“金手指”，如圖1-1所示。

圖 1-1 典型的撓性印制電路板金手指

PCB金手指就是PCB中用于電氣連接的插件，關(guān)系著PCB的電氣導(dǎo)通，其作用至關(guān)重要。金手指實際上是在撓性覆銅板上通過特殊工藝再覆上一層金，PCB金手指表面鍍金的目的在于金電阻率低，可以降低接觸電阻，同時由于是插件，鍍金可以增加耐磨性，而且金的化學(xué)性質(zhì)不活潑，可以防氧化。但在實際的工藝過程中，PCB金手指的金面會發(fā)生變色現(xiàn)象，通過觀察表現(xiàn)為金手指表面變暗或者出現(xiàn)紅褐色斑點（如圖1-2，1-3），正常金面應(yīng)該是光亮金黃（如圖1-4）。這種表面變色現(xiàn)象，嚴重影響PCB的導(dǎo)電性，甚至能夠?qū)е抡麄€電子系統(tǒng)功能的實效。

圖 1-2 不正常的金手指（金面發(fā)暗）
圖 1-3 不正常的金手指（金面有紅褐色斑點）

圖 2-3 不正常的金手指（金面有紅褐色斑點）

圖 1-4 正常金手指的金表面

金手指表面變色的原因

撓性印制電路板金手指表面變色也被俗稱為“金面氧化”，一般情況下，金在自然界中是不會被氧化的，所以金都是以游離態(tài)的形式存在。原因在于金的化學(xué)性質(zhì)不活潑，大氣中的物質(zhì)一般都不和金發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但在生產(chǎn)過程中，撓性印制電路板上的金手指總會發(fā)生顏色變化，從工藝過程上分析，撓性印制電路板金手指表面變色的原因主要體現(xiàn)在以下三個方面：

①鍍金前對銅表面清洗不凈，以及對銅基體表面微蝕刻過度，造成銅基體表面過于粗糙，間隙之間深度過大。由于鍍金層很?。▋H1～2μm），所以金有可能不會將銅完全覆蓋，此時裸露在金表面的銅刺容易與腐蝕性氣體反應(yīng)而導(dǎo)致變色。

②在電鍍過程中，如果沒有對鍍液進行良好的維護和適時的檢測，也會帶來嚴重后果，比如鍍液極易受到雜質(zhì)的污染，如果沒有適時的檢測，引入的雜質(zhì)會污染鍍液，就會造成鍍液的分散能力下降，對鍍金產(chǎn)生不良影響。由于在電鍍過程中，伴隨著鍍液濃度的變化，電鍍工藝參數(shù)也需要做出相應(yīng)的調(diào)整，如果沒有作出適時的檢測和調(diào)整，比如，電鍍的電流密度和鍍液PH值過低，也會對電鍍結(jié)果產(chǎn)生不良影響。

③鍍金后清洗不凈就會導(dǎo)致生產(chǎn)過程的污漬停留在金手指表面，還有工作人員的操作失誤，例如，手汗污染也會導(dǎo)致金層變色。

等離子清洗金手指表面的原理

等離子體整體上顯示電中性，是一種帶電離子組成的電離狀態(tài)，稱為物質(zhì)的第四態(tài)。產(chǎn)生等離子體首先要保證系統(tǒng)具有一定的真空度，然后輸入所選擇的氣體，并開啟射頻電源向真空器內(nèi)正負電極之間施加高頻高壓電場，氣體即在正負極間電離，放出輝光，形成等離子體。

應(yīng)用等離子清洗去除撓性板金手指表面的污漬，就是利用高度活化狀態(tài)的等離子氣體與金手指表面的的高分子材料和玻璃纖維發(fā)生氣固化學(xué)反應(yīng)，同時生成的氣體產(chǎn)物和部分未發(fā)生反應(yīng)的粒子被抽氣泵抽走。機理如下：

⑴等離子氣體的形成：
O₂+CF₄→O+OF+CO+COF+F+e……

⑵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↑+H₂O↑+NO₂↑+……

⑶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↑

從物理機理上看，是等離子轟擊待清洗的金手指表面，使污染物脫離表面最終被真空泵吸走。整個等離子的處理過程首先利用高純度的氮氣作為處理氣體，產(chǎn)生等離子體，目的是整個系統(tǒng)處于氮氣的氛圍之中，不僅預(yù)熱撓性板，而且使得金手指表面的污漬（高分子材料）處于一定的活化狀態(tài)，以利于后續(xù)階段的反應(yīng)。然后以氧氣和四氟化碳為原始氣體，混合產(chǎn)生O，F(xiàn)等離子，與撓性板金手指表面的污漬（高分子材料）發(fā)生反應(yīng)，同時轟擊金手指表面使污染物脫落，隨抽氣泵抽出發(fā)生系統(tǒng)。最后再通入氧氣作為原始氣體，生成的等離子再與反應(yīng)殘余物作用使金手指表面清潔。

純氧的清潔機理為：（C,H,O,N）+(O+e……)→CO↑+CO₂↑+H₂O↑+NO₂↑+……，而四氟化碳與純氧的聯(lián)合清潔機理為：

⑴等離子氣體的形成：O₂+CF₄→O+OF+CO+COF+F+e……

⑵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↑+H₂O↑+NO₂↑+HF↑……
由于F比起O更具有氧化性，所以其與高分子材料的污漬更能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以四氟化碳和氧氣混合更能有效去除金手指表面的污漬。

圖1-5 經(jīng)過等離子清洗后的板

以上資料由深圳等離子清洗機廠家納恩科技（NAENPLASMA）整理編輯。等離子體清潔金手指表面（如圖1-5），效果就非常理想。從圖上可以清晰的觀察到，等離子體清潔過的金手指表面金黃光亮，不會像人工擦板那樣造成撓性印制電路板表面皺折，而且清潔效率高；同時也不會像檸檬酸那樣去污不徹底，并且不會給環(huán)境帶來壓力，所以等離子體去污既經(jīng)濟，又徹底，不失為一種優(yōu)異的清潔方法。