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电镀蚀刻后线间余铜短路改善研究

导读: 电镀蚀刻后线间余铜短路的问题,可能造成产线品质恶化、进度延误;本文主要通过问题现象把握,异常影响因素确定,以及根据影响因素制订展开一系列试验测试、方案验证并找出问题产生真因,通过真因改善解决异常问题。

电镀蚀刻后线间余铜短路的问题,可能造成产线品质恶化、进度延误;本文主要通过问题现象把握,异常影响因素确定,以及根据影响因素制订展开一系列试验测试、方案验证并找出问题产生真因,通过真因改善解决异常问题。

电镀蚀刻后线间余铜短路问题即业界上说的“渗镀”异常(以下都称为渗镀),可能造成产线品质恶化、进度延误。由于产生“渗镀”异常一般是在蚀刻后半检才能检查出来,从现状分析看牵涉到线路和电镀两个工序,本文试图通过对问题现象把握,异常影响因素确定,试验测试、方案验证并找出问题产生真因,通过真因改善解决异常问题。

原因分析及试验设计

一、原因分析

正常干膜在显影后、电铜电锡后、蚀刻后、退锡前检查线路都是整齐的,如下图所示。

图1显影后整齐线路

图2电铜电锡后整齐线路

图3蚀刻后整齐线路

导致蚀刻后出现“渗镀”异常主要表现两种状况:

(1) 干膜在线路曝光和显影以及电镀过程中没有收缩,在碱性蚀刻后出现“溶锡”现象,导致蚀刻后渗镀,如下图所示。

图4蚀刻后退锡前发现溶锡

图5蚀刻后渗镀

对于以上现象很容易判断是在电镀和蚀刻工序导致的渗镀,重点改善方向在于电镀和蚀刻。

(2) 干膜在线路曝光和显影以及电镀过程中有松动或者收缩现象,导致线路边缘渗锡,蚀刻后出现渗镀异常,一般此异常线路会不齐直,如犬齿状,如下图所示。

图6干膜有松动或收缩

图7干膜有松动或收缩(SEM×100倍)

图8干膜有松动或收缩(SEM×500倍)

图9蚀刻后线路呈犬齿装

对于以上现象不容易判断是在线路还是电镀工序导致的渗镀,因此需要对两个工序都要排查。

二、 试验设计

1、针对第一种“溶锡”现象导致的渗镀做DOE试验设计,如下表1所示。

表1 DOE试验设计方案

2、由上述DOE试验方案进行部分试验测试,其测试结果如下表2所示。

表2 DOE试验结果

试验结果分析如下图所示。

图10 DOE试验各因素对试验结果OK的分析图

试验小结:

(1) 从上表试验结果看,表现为溶锡导致的渗镀原因主要为氨水种类,蚀刻次数过多和停放时间过长。

(2) 导致本厂批量性溶锡渗镀主要原因为氨水引起,蚀刻次数过多和停放时间只是个别现象。

3、针对干膜在线路曝光和显影以及电镀过程中有松动或者收缩现象,导致线路边缘渗锡,蚀刻后出现渗镀异常。此类异常时有爆发,由于干膜显影后和电镀后发现部分干膜线路不齐整,呈犬齿状,因此怀疑点是干膜和铜面的附着力不足导致,故从影响干膜和铜面附着力等方面做了以下试验。

表3 干膜收缩试验方案和结果分析

从以上试验结果看,影响干膜和铜面附着力不足导致渗镀主要原因有:

(1)曝光能量:曝光能量不足会产生渗镀。

(2)显影点和显影药水浓度:显影点太低会产生渗镀。

(3)电镀振动:电镀振动过大会产生渗镀。

(4)电镀除油剂:不同除油剂和不同干膜会不匹配,产生渗镀。

(5)此外氧化过度也会影响渗镀。

结论

(1) 通过以上分析,因为溶锡导致的渗镀主要原因为氨水对干膜有攻击,因此主要从氨水本身质量,蚀刻次数和放置时间来控制改善。

(2)对于干膜在线路曝光和显影以及电镀过程中有松动或者收缩现象,导致线路边缘渗锡,蚀刻后出现渗镀,主要原因为曝光能量,显影点和显影药水浓度,电镀振动,电镀除油剂以及氧化过度。

渗镀作为PCB正片板一个常见缺陷,很多公司都会存在,以上只是对本公司遇到渗镀进行讨论,但是不同现象有不同原因,形成机理也不同,作为工艺应该立足于现场,看现物分析现象,才能正在把握真因,改善问题!

参考文献:

[1]谢明运,关俊轩.线路犬齿原因分析与改善[J].印制电路信息,第274期.

作者:

吴世亮    吴超     陈春

本文首发于《印制电路资讯》 2017年1月  第一期

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