术语名称
表面能,是指材料表面单位面积上的多余自由能,是衡量固体表面被液体润湿难易程度的基本热力学参数。
英文对应
Surface Energy
定义解释
表面能的单位为毫牛/米(mN/m),与表面张力的量纲相同但适用于固体表面。表面能越高,越容易被液体润湿——当固体表面能高于液体表面张力10 mN/m以上时,液体可在固体表面完全铺展(接触角小于10°)。FR-4基板的原始表面能约为35至42 mN/m,焊接助焊剂残留可将表面能降至25至30 mN/m,严重影响涂层润湿。涂覆前的等离子清洗可将FR-4表面能提升至50至60 mN/m,维持时间约2至4小时(随后逐渐回落)。表面能的测量采用接触角法——用不同表面张力的标准液滴在固体表面测量接触角,通过Owens-Wendt方程计算表面能的极性分量和色散分量。涂层液体在基材上的铺展条件为:基材表面能 ≥ 涂层表面张力 + 5 mN/m。
行业应用
表面能是涂覆前基材清洁度评估的核心指标。在EMS代工厂的工艺验证中,涂覆前须抽检PCBA的表面能——低于38 mN/m的批次须重新清洗后涂覆。达因笔(Dyne Pen)是产线快速检测表面能的常用工具——用一系列不同表面张力(30至56 mN/m)的达因笔在基材表面画线,液体铺展保持2秒以上的最低达因值即为基材表面能。在来料检验中,不同批次FR-4的表面能波动可达5至10 mN/m,这是涂覆质量批次间不稳定的主要原因之一。对于表面能偏低的基材,除等离子清洗外,还可选用含硅烷偶联剂的底涂(Primer),在低能表面和高能涂层之间构建化学桥接层。
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