敷形涂覆前等离子体处理的作用

作者:Ann E Paxton,Dave Selestak,John D Vanderford

GSP1504NORDSON01采用敷形涂覆可以降低潮湿环境中镍-钯-金(Ni-Pd-Au)涂饰的焊端腐蚀,如丙烯酸,这是众所周知的。在表面贴装元件焊端的“膝”处发生腐蚀的几率较高,采用敷形涂覆可减少腐蚀。虽然射频(RF)等离子体处理通过离子轰击表面提高敷形涂覆的一致性,但是对组装的印制电路板(PCB)功能的影响尚不清楚。本研究的目的就是评估是否射频等离子体处理可以提高PCB上丙烯酸敷形涂覆的粘着和覆盖品质,尤其是带膝的镍-钯-金(Ni-Pd-Au)焊端,是否等离子处理对元件和完全组装的PCB的电气功能有影响。用光学照片量化测量基板等离子体处理后丙烯酸敷形涂覆增强的膝表面。用PCB的电气测试确定电气功能。结果表明,等离子体处理可以提高敷形涂覆的质量,以及增加焊端膝周围涂层的厚度。对射频功率、工艺气体、工艺压力、等离子体处理时间等设置的影响进行了研究。

引言

镍-钯-金(Ni-Pd-Au)是一种常规焊端涂饰,用其涂饰的焊端在户外环境中容易受到腐蚀[1,2]。采用聚对二甲苯[3]、聚氨酯、环氧树脂和丙烯酸敷形涂覆能够减轻这种腐蚀[4]。然而,这些研究中的大多数是研究敷形涂覆对PCB的覆盖一致性。使用氩射频等离子体处理的反应性离子轰击是一种已知的增加表面粘附性的方法,轰击下原子动能转移到表面,创建悬空键[5]。氧气与氩气同时使用,能够去除传统水清洗无法去除的回流焊后的焊剂和有机化合物。

基于这些优势,对丙烯酸敷形涂覆前进行等离子体处理进行了研究,重点放在镍-钯-金焊端周围、PCB与多个元件端焊接接头的覆盖一致性。虽然在这些方面等离子体处理有优势,但是等离子体处理对PCB组件上元件功能的影响的可能性是一个值得关注的问题。PCB上有各种元件包括分立元件、有源元件和可编程微控制器等。在Nordson ASYMTEK、Nordson MARCH、AirBorn Electronics、Desich SMART Center (DSC)的协助下,研究了射频等离子体处理的可行性。

目的

本试验的目的就是评价射频等离子体处理对电子组件上使用Humiseal 1B31丙烯酸敷形涂覆的镍-钯-金引脚膝涂覆层覆盖一致性的影响, 并确GSP1504NORDSON02定是否有电气功能发生变化。感兴趣的特定区域是每一组件上表面贴装SOIC20微控制器(一种可编程微控制器)上镍-钯-金焊端膝(图1)涂层的覆盖率。

评价分三个阶段完成,每一阶段的目标如下:

阶段1:测试氩射频等离子体工艺参数对分立元件的影响,以缓解真空压力和等离子体功率对电功能的影响问题。

阶段2:对SOIC20微控制器进行光学和电气测试,评估等离子功率和工艺气体对半组装PCB的影响。

阶段3:使用电气测试和光学方法评价等离子体时间和工艺气体压力对半组装、全组装和功能性PCB的影响。

方法

在阶段1测试分立元件,以评估在等离子体工艺参数对全组装基板上使用的同类型电解电容器的影响。测量每一电容器的电容、阻抗,以及被连接到一个振荡器电路,该电路产生一个基于电容性的频率,在初始压力和等离子体前后测试。样品经历10 mTorr的真空压力并通过氩气射频等离子体处理,以评估电气功能测试的最小变化。

阶段2和阶段3的实验共使用四组基板。A组由6个半组装基板组成。A组(图2)中每个基板都有微控制器和SMT元件,它们可以对微控制器加电并点亮LED。B组由6个只含有一个微控制器的全组装的基板组成,仅用于光学测量(图3)。C组由6个用分立元件、SMT元件和表面贴装元件全组装的功能板(图4)组成。D组由一个单一的全组装基板(图4)组成,作为基准板,没有射频等离子体处理。

在阶段2,在一个平面上使用Humiseal 1B31丙烯酸,测量敷形涂覆样品的厚度,获得基准膜厚度数据,确定光学测量的可行性。用基板的初步照片确定最佳的角度,以该角度该测量微控制器引脚。为了测量这些引脚,建立测试台以固定的基准角度夹持基板。阶段2在DSC对微控制器引脚进行光学测量,在等离子体处理和敷形涂覆前后,在AirBorn测试A组中的每一基板电气功能。在每一基板进行等离子体处理过程中,变化等离子体功率和氩/氧气体混合物。等离子体处理在DSCISO(1000级)洁净室进行;敷形涂覆在Nordson工厂进行。敷形涂覆前,等离子体处理的基板需要在真空密封的纯氮气静电屏蔽袋中传输。微控制器引脚膝周围的最佳覆盖面作为阶段3的基准。

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