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印刷線路板(PCB)是實(shí)現(xiàn)電子元件整體功能的關(guān)鍵組成部分,它承載著電子元器件并實(shí)現(xiàn)它們之間的電氣連接。

PCB鉆孔的目的:

(1) 元件安裝:鉆孔可以用于安裝電子元件,如插座、焊盤和表面貼裝元件等。通過鉆孔,在PCB板上形成適合安裝各種元件引腳或連接線的孔洞,使元件能夠固定并與電路板上的導(dǎo)線進(jìn)行連接。(2)電氣互連:PCB板鉆孔允許不同層之間的信號傳輸和電氣連接。多層PCB通常具有內(nèi)部金屬層和通過孔,通過這些孔洞進(jìn)行信號傳輸或連接不同層之間的電路網(wǎng)絡(luò)。(3)熱量散發(fā):一些高功率電子設(shè)備需要散熱以保持正常工作溫度。通過在PCB板上鉆孔,可以增加散熱效果,允許熱量從電路板上散發(fā)出去,防止過熱損壞元件。(4)機(jī)械支撐:固定PCB板,通過將支架或螺絲穿過鉆孔來固定PCB板,增加板面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,以提供更好的機(jī)械支撐和穩(wěn)定性。圖1.1左側(cè)為PCB機(jī)械和激光鉆孔示意圖,右側(cè)展現(xiàn)為PCB板面成品上大小不一的孔洞。

圖1 PCB板鉆孔 

膠渣形成的原因:

無論是機(jī)械鉆孔還是激光鉆孔,鉆孔過程中都會產(chǎn)生熱量導(dǎo)致高溫,一旦溫度超過環(huán)氧樹脂Tg值時,會使孔內(nèi)的樹脂熔化覆滿孔壁,冷卻后形成膠渣,也可稱鉆污。膠渣產(chǎn)生如圖1.2所示。

PCB板鉆孔形成膠渣 

PCB等離子體除膠渣技術(shù)

等離子體除膠是一種使用等離子體技術(shù)去除PCB表面的膠渣的先進(jìn)工藝。等離子體是一種高度激發(fā)氣體中電荷帶電粒子的狀態(tài),它在一定條件下可以用于去除PCB表面的有機(jī)污染物,包括光刻膠或其他膠渣。

等離子體是一種由帶電離子和自由電子組成的物質(zhì)狀態(tài)。它是一種高能量狀態(tài),通常在高溫或高能量條件下形成。等離子體是物質(zhì)的第四種狀態(tài),與固體、液體和氣體不同。在等離子體中,原子或分子失去或獲得電子,形成帶電的離子。這些帶電的離子和自由電子相互存在,使整個物質(zhì)呈現(xiàn)出電中性的狀態(tài)。由于帶電粒子的存在,等離子體具有一些特殊的性質(zhì),如導(dǎo)電性、對電磁場的響應(yīng)能力等。以下是等離子體除膠渣工藝的一般步驟:

(1) 真空室處理:等離子體除膠通常在真空室中進(jìn)行。真空室的設(shè)計(jì)有助于減少大氣壓力,創(chuàng)造適合等離子體生成的條件。(2)氣體注入:在真空室中,引入特定的氣體,通常是氣體混合物,例如氧氣和氮?dú)?。這些氣體在高頻電場的作用下產(chǎn)生等離子體。(3)高頻放電:使用射頻(RF)或微波等高頻電源激發(fā)氣體,將其轉(zhuǎn)化為等離子體。這種等離子體通常包含帶電粒子、自由基和電子。(4)等離子體反應(yīng):等離子體中的帶電粒子和自由基可以與PCB表面的膠渣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),將其打破或分解。氧氣通常會參與到這些反應(yīng)中,形成氣體和其他易于揮發(fā)的產(chǎn)物。(5)清除產(chǎn)物:產(chǎn)生的氣體和其他產(chǎn)物會在真空室中排出,同時PCB表面的膠渣也被分解和清除。(6)反應(yīng)控制:控制等離子體的參數(shù),如氣體組成、壓力、溫度和放電功率,以確保有效去除膠渣的同時最小化對PCB表面的影響。(7)后處理步驟:等離子體處理后,通常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚聿襟E,如清洗和干燥,以確保PCB表面干凈,并防止任何殘余物質(zhì)的影響。

其作用原理為利用高能量的等離子體環(huán)境,通過化學(xué)反應(yīng)、物理性打擊以及離子轟擊等機(jī)制來清除PCB表面的膠渣。具體來說:

(1)等離子體生成:通過引入氣體(通常是氣體混合物)到真空室中,并通過高頻電場激發(fā)氣體,將其轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體狀態(tài)。這個過程通常涉及放電或其他激發(fā)機(jī)制,使得氣體中的原子或分子發(fā)生電離。(2)自由基生成:在等離子體中,氣體中的分子被電離形成帶電的離子和自由電子。這些自由電子和帶電離子在等離子體中高能量的環(huán)境中與氣體分子發(fā)生碰撞,產(chǎn)生自由基。(3)化學(xué)反應(yīng):自由基和帶電離子可以與PCB表面的膠渣或有機(jī)污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)通常包括斷裂有機(jī)分子的鍵,將其分解為小的分子或氣體,并最終去除PCB表面的膠渣。(4)高能粒子轟擊:在等離子體環(huán)境中,帶電粒子的高能量狀態(tài)使它們能夠穿透膠渣表面,并對其進(jìn)行物理性打擊。這有助于破壞膠渣的結(jié)構(gòu),使其更容易被移除。(5)離子轟擊:等離子體中的帶電粒子,特別是正離子,對PCB表面施加離子轟擊,進(jìn)一步促使膠渣的去除。這種轟擊作用有助于清理PCB表面,并改善表面的準(zhǔn)備度。(6)局部加熱效應(yīng):等離子體的高溫和高能量環(huán)境還可能導(dǎo)致PCB表面的局部加熱效應(yīng),這有助于加速化學(xué)反應(yīng)和膠渣的揮發(fā)。