LDI造成的孔無銅分析與改善

許校彬 樊 佳

（特創(chuàng)電子科技股份有限公司，廣東 惠州 516369）

0 前言

印制電路板（PCB）產業(yè)在全球電子產品制造供應鏈中占據(jù)重要的地位。PCB幾乎是所有電子系統(tǒng)核心的部件之一，可作為不同器件（如集成線路、電阻、電容、電感等）的載體，故被稱為“電子產品之母”。隨著通訊電子設備向輕薄化、多功能化、便攜化發(fā)展，PCB的集成化程度也越來越高，PCB板面布線越來越密，通孔的孔徑越來越小、厚徑比越來越大，即厚徑比越來越高，這不僅對鉆孔工藝和設備提出了更高的要求，也對與導通相關的其他工藝如沉銅、線路、電鍍等亦提出了更高的要求。倘若金屬化孔出現(xiàn)了局部破洞、環(huán)狀孔破、孔壁分離、整孔無銅等現(xiàn)象時，導致電路板存在嚴重的功能性故障造成報廢，給企業(yè)造成巨大的損失。

1 原因分析

我公司近期出現(xiàn)批量性孔無銅報廢，經過大量切片研磨分析，此次孔無銅缺陷如圖1所示，主要體現(xiàn)如下。

圖1 孔口環(huán)狀無銅缺陷

（1）存在于孔環(huán)位置及孔內近孔口的位置；

（2）孔破主要呈現(xiàn)為環(huán)狀，且具有規(guī)律的區(qū)域性；

（3）主要集中在某一面；

（4）明顯的干膜阻鍍，確認是干膜入孔缺陷導致孔無銅；

（5）0.4 mm的孔出現(xiàn)無銅，平行位置的1.2 mm的孔同樣存在無銅現(xiàn)象。

根據(jù)所有的信息收集，我們可以分析出，該項無銅主要是由于圖形轉移中的干膜阻鍍，造成的孔環(huán)無銅。通過生產型號我們查出所用設備為激光直接成像（LDI：Laser Direct Imaging），因此排除了底片原因所導致的漏光問題。為此我們進行下一步具體原因查找及實驗證明。

為此我們進行下一步具體原因查找及實驗證明。采用魚骨圖方法，從人、機、料、法、環(huán)五個方面，將LDI生產可能會造成干膜阻鍍的問題分析出來，將孔無銅的原因全部列出，具體如圖2所示。

圖2 孔無銅魚骨圖分析

2 實驗部分

經過初步信息收集和魚骨圖分析，造成此次孔無銅的主要原因可能有干膜質量差、壓膜時長過久、曝光不良及無塵室溫濕度超標等原因。為此，我們通過整體的分析做相關測試來驗證，測試結果如圖3所示。

圖3 試驗測試結果

在前處理最差的條件下（速度3.5 m/min，不開強風吹），干膜壓膜后停放時間超過32 h以上，才會有干膜蓋孔的問題，根據(jù)對生產板的滯留時間和孔徑比分析，可排除由于孔內殘留水汽導致批量性不良干膜蓋孔問題。

經測試發(fā)現(xiàn)LDI重復曝光兩次以上，無論用30 mJ還是40 mJ都會出現(xiàn)嚴重的漏曝光問題，從干膜上就可以看出來，且主要集中于激光頭的其中兩個區(qū)域，最終，排查發(fā)現(xiàn)鏡頭存在一定的霧化液體干掉的痕跡。此次實驗充分證明，激光頭鏡頭如果存在水跡或水霧現(xiàn)象，鏡頭存在光的折射，最終會造成不良孔環(huán)的干膜顏色相較于正常干膜顏色更淺，曝光不良是從曝光區(qū)域向非曝光區(qū)域延伸，與正常干膜顏色相同，往往呈鋸齒狀。此種現(xiàn)象主要由于LDI鏡頭水跡或水霧導致的弱曝光，最終形成孔口環(huán)狀無銅或孔環(huán)缺損的現(xiàn)象（LDI鏡頭存在水跡或水霧時，造成干膜處部分位置沒有曝光，最終形成無銅，示意圖如圖4所示）。

圖4 LDI鏡頭水跡導致的環(huán)狀孔破示意圖

查看機臺監(jiān)控記錄發(fā)現(xiàn)，無塵室溫度基本處于正常，而濕度最高值在60%～61%（如圖5所示）。

圖5 機臺監(jiān)控的溫濕度數(shù)據(jù)

當濕度過高時，不難發(fā)現(xiàn)LDI激光頭鏡頭極易出現(xiàn)霧化后留下水跡，但經過分析發(fā)現(xiàn)，這種霧化亦可能在小段時間內消失。若使用LDI生產時，沒有太注重鏡頭管理，極難發(fā)現(xiàn)品質異常是由于鏡頭霧化（如圖6所示）而導致的，也很難引起重視。

圖6 鏡頭霧化后生產的水跡

3 改善措施

LDI出現(xiàn)漏曝光現(xiàn)象時，除了設備供應商持續(xù)調整相關設置，內部需要關注鏡頭出現(xiàn)霧化或水跡的問題，及時要求設備商進行鏡頭清潔保養(yǎng)，設備商也應該定期檢查設備鏡頭是否存在霧化或者水跡。另外，LDI設備設置還可以通過設置環(huán)境溫濕度超限報警，提醒生產人員針對出現(xiàn)的情形對設備進行熱機或停機處理后再繼續(xù)生產，避免異常發(fā)生。

為避免氣管內的液體帶到板內或設備鏡頭上，對LDI前端增加一臺干燥機，通過改造后觀察發(fā)現(xiàn)，氣管多天均未出現(xiàn)相關液體，將氣管水汽或液體影響鏡頭的問題徹底解決。

4 結論

電子產品升級和技術的不斷發(fā)展，電路板所需的線路越來越細，而LDI憑借著減少使用底片降低生產成本及高精度對位的優(yōu)點，逐漸在電路板行業(yè)得到廣泛運用。LDI在技術上主要分為兩種，一種是單激光束轉鏡掃描成像技術，另一種為DMD投影芯片多光束掃描成像技術。目前，國內使用的LDI主要還是運用DMD投影芯片多光束掃描成像技術為主，經過分析發(fā)現(xiàn)，當溫濕度發(fā)生異常超出管控值產生鏡頭存在霧化或水跡問題，會影響成像質量和DMD中心精度，最終形成孔環(huán)缺損或環(huán)狀孔無銅現(xiàn)象，但通過有效的管理和設備改造，可以很好地控制該類不良的發(fā)生率。