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印刷線路板(PCB)是實現電子元件整體功能的關鍵組成部分,它承載著電子元器件并實現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線進行連接。(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通常具有內部金屬層和通過孔,通過這些孔洞進行信號傳輸或連接不同層之間的電路網絡。(3)熱量散發:一些高功率電子設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出去,防止過熱損壞元件。(4)機械支撐:固定PCB板,通過將支架或螺絲穿過鉆孔來固定PCB板,增加板面的結構強度,以提供更好的機械支撐和穩定性。圖1.1左側為PCB機械和激光鉆孔示意圖,右側展現為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:

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

PCB板鉆孔形成膠渣 

PCB等離子體除膠渣技術

等離子體除膠是一種使用等離子體技術去除PCB表面的膠渣的先進工藝。等離子體是一種高度激發氣體中電荷帶電粒子的狀態,它在一定條件下可以用于去除PCB表面的有機污染物,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狀態。它是一種高能量狀態,通常在高溫或高能量條件下形成。等離子體是物質的第四種狀態,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,使整個物質呈現出電中性的狀態。由于帶電粒子的存在,等離子體具有一些特殊的性質,如導電性、對電磁場的響應能力等。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行。真空室的設計有助于減少大氣壓力,創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,例如氧氣和氮氣。這些氣體在高頻電場的作用下產生等離子體。(3)高頻放電:使用射頻(RF)或微波等高頻電源激發氣體,將其轉化為等離子體。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:等離子體中的帶電粒子和自由基可以與PCB表面的膠渣發生化學反應,將其打破或分解。氧氣通常會參與到這些反應中,形成氣體和其他易于揮發的產物。(5)清除產物:產生的氣體和其他產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)反應控制:控制等離子體的參數,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,通常需要進行適當的后處理步驟,如清洗和干燥,以確保PCB表面干凈,并防止任何殘余物質的影響。

其作用原理為利用高能量的等離子體環境,通過化學反應、物理性打擊以及離子轟擊等機制來清除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氣體,將其轉變為等離子體狀態。這個過程通常涉及放電或其他激發機制,使得氣體中的原子或分子發生電離。(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境中與氣體分子發生碰撞,產生自由基。(3)化學反應:自由基和帶電離子可以與PCB表面的膠渣或有機污染物發生化學反應。這些反應通常包括斷裂有機分子的鍵,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:在等離子體環境中,帶電粒子的高能量狀態使它們能夠穿透膠渣表面,并對其進行物理性打擊。這有助于破壞膠渣的結構,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,并改善表面的準備度。(6)局部加熱效應:等離子體的高溫和高能量環境還可能導致PCB表面的局部加熱效應,這有助于加速化學反應和膠渣的揮發。