PCB（印制電路板）低溫等離子體表面改性工藝

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：2022-10-28

印制電路板(PCB)是電子元器件電氣連接的提供者，是電子設備的核心部件，已被廣泛應用。采用印制電路板能夠大幅減少布線和裝配的差錯，提高自動化水平和生產效率。但PCB存在表面臟污、潤濕性差、粘接性能不足的缺點，這限制了其在粘接、印刷等方面的應用，因此有必要對PCB進行表面處理，主要方法有化學濕法處理、等離子體處理等。

等離子體表面改性屬于干法處理工藝，通過噴槍產生的等離子體射流與材料表面發(fā)生反應來達到表面清潔與改性的目的（如圖一所示）。涉及的反應主要有兩種：一種是化學反應，主要以H2、O2、N2、CO2、CF4、空氣等作為介質，經高壓電離后生成高活性的自由基粒子，與材料表面的物質發(fā)生氧化還原反應生成新物質并被排出材料表面；另一種是物理反應，采用Ar、He等惰性氣體作為介質，這些氣體在電離后產生的正離子、電子等高能粒子能夠不斷沖擊材料表面，直至污染物脫離材料表面。

圖一等離子體處理PCB板

等離子體改性技術興起于20世紀六七十年代，具有高效節(jié)能、零廢液的優(yōu)點，可以對材料表面起到清潔、活化和改性的作用，因此在微加工、超大規(guī)模集成電路、半導體薄膜器件、高分子材料表面處理等方面應用廣泛。

化學濕法處理與等離子體處理對PCB表面改性效果的對比

分別采用化學濕法和等離子體工藝對PCB進行表面改性，以對比兩種表面改性工藝的效果，從三個維度測試與表征不同工藝改性效果。
采用達因筆測試PCB的表面張力，通過觀察試液的浸潤情況來判斷不同改性工藝對PCB表面粘附性的影響。
采用全自動型光學接觸角測量儀測量，圖2所示PCB表面3處的水接觸角(θ)，取平均值，用于評價PCB的潤濕性。
采用臺階儀測量PCB表面的臺階高度(hp)，以對比不同改性工藝對PCB表面粗糙度的影響。

圖二水滴角測量示意圖

潤濕性
從圖3可以看出，未經處理的PCB表面水接觸角約為70°；經化學濕法處理后水接觸角降低到40°左右，表面潤濕性有所改善；低溫等離子體處理后PCB的表面水接觸角僅20°左右，潤濕性最好。因為空氣在經高壓電離后會產生顯電中性的高活性自由粒子，這些粒子與PCB表面的物質發(fā)生氧化還原反應后會生成親水基團，使得PCB表面的潤濕性增強；另外，在等離子體處理過程中附帶的刻蝕作用也會令PCB表面粗糙度增大，進而增大了固液之間的接觸面積。

圖三采用不同工藝處理前后的 PCB 表面的水接觸角

表面粗糙度
從圖4可知，經化學濕法處理后PCB表面的臺階高度約為1093nm，經等離子體處理后的臺階高度在1886nm左右，說明等離子體處理時PCB的表面粗糙度明顯高于化學濕法處理時，這也是等離子體處理使PCB表面潤濕性更好的主要原因之一。

圖四采用不同工藝處理后 PCB 表面的臺階高度分布

粘附性
采用50dyn/cm(即50mN/m)的達因筆在PCB表面進行涂寫。從圖5可以看出，化學濕法處理的PCB表面筆跡出現(xiàn)斷連與收縮，涂寫區(qū)域顏色深淺不一，說明經化學濕法處理后PCB的表面張力低于50dyn/cm；而低溫等離子體處理的PCB表面筆跡分布均勻，完整地鋪開，說明經等離子體處理后PCB表面張力≥50dyn/cm。表面張力是反映材料表面粘附性的關鍵指標，表面張力越大，表示液體膠粘劑在其表面的粘附性越好，因此等離子體處理后PCB表面的粘附性要優(yōu)于化學濕法處理后，可以與膠粘劑之間取到更好的膠接效果。