圖形電鍍線路鋸齒的影響因素研究

王 佐 李清春 蔣 勤 張祖濤

（勝宏科技（惠州）股份有限公司，廣東 惠州 516211）

1 背景

PCB圖形電鍍流程是板電閃鍍 5 μm ～8 μm，在經(jīng)外層圖形將不需要的部分用干膜蓋住，再經(jīng)圖形電鍍，將所需圖形電鍍到客戶所需銅厚，經(jīng)電鍍錫起到保護客戶所需要的圖形。干膜經(jīng)過曝光顯影后作出所需要的圖形，再經(jīng)過圖電鍍銅加厚，在此過程中，當曝光能量不均、顯影點不合理、電鍍震動過大等導致線路干膜面不平整，電鍍蝕刻后線路出現(xiàn)鋸齒狀，如圖1所示。蝕刻后的線路邊緣呈鋸齒狀問題產(chǎn)生的原因，應(yīng)在干膜光致成像和電鍍錫過程中，文章主要圍繞這些方面進行原因分析和實驗，改善線路鋸齒狀況。

圖1 線路鋸齒狀圖片圖

2 影響因素評估

2.1 電鍍銅時間長度對線路鋸齒的影響

通過取相同線路密集的板，在同一條電鍍線，相同電鍍缸，不同電鍍時間，確認線路鋸齒狀不良比例，具體如表1所示。從測試結(jié)果可以看出：60 min、90 min、120 min均出現(xiàn)概率差別大的鋸齒缺陷，說明電鍍時間不是引起線路鋸齒的影響因素。

表1 電鍍時長數(shù)據(jù)表

2.2 電鍍線別對線路鋸齒狀的影響

通過取相同線路密集的板，相同電鍍參數(shù)及鍍銅時間，不同線別確認不良率，具體如表2所示。從測試結(jié)果可以看出：3條圖電線均出現(xiàn)鋸齒缺陷，說明不同圖電線對其無影響。

表2 不同線別數(shù)據(jù)表

2.3 線路鋸齒對應(yīng)線寬大小差異影響

從測試的鋸齒缺陷圖片來看，大銅面與線路均出現(xiàn)線路鋸齒缺陷，即可說明線路鋸齒缺陷與線寬線間隙無關(guān)，具體如圖2所示。

圖2 不同位置線路鋸齒狀圖片圖

2.4 板厚對線路鋸齒的影響

統(tǒng)計不同類型板厚，相同線別生產(chǎn)的生產(chǎn)板，確認線路鋸齒狀占比，如圖3所示。從收集的結(jié)果可以看出：線路鋸齒從板厚0.5～3.0 mm均出現(xiàn)，但是在0.5～1.0 mm范圍內(nèi)出現(xiàn)的概率最高，即薄板出現(xiàn)鋸齒的概率最大。

圖3 不同板厚線路鋸齒占比分布圖

2.5 不同曝光能量對線路鋸齒的影響

其他條件都相同的情況下，確認線路鋸齒的影響，詳見表3所示。從測試結(jié)果可以看出：曝光能量的高低對線路鋸齒有影響，通過不同能量發(fā)現(xiàn)，6格殘和6格滿針對線路鋸齒改善優(yōu)于5格能量，說明曝光能量為引起線路鋸齒的影響因素之一。

表3 不同曝光能量數(shù)據(jù)表

2.6 不同的顯影點對線路鋸齒的影響

其他條件都相同的情況下，確認線路鋸齒的影響，詳見表4所示。從測試結(jié)果可以看出：顯影點的高低對線路鋸齒有影響，顯影點50%和60%的線路鋸齒改善優(yōu)于40%，說明顯影點為引起線路鋸齒的影響因素之一。

表4 不同顯影點數(shù)據(jù)表

2.7 顯影后烤板對線路鋸齒的影響

其他條件都相同的情況下，測試其對線路鋸齒的影響，如表5所示。從測試結(jié)果可以看出：烤板與不烤板的板均有線路鋸齒，且都嚴重，證明顯影后烤板對改善線路鋸齒無作用。

表5 顯影后烤板數(shù)據(jù)表

2.8 不同錫缸震動頻率對線路鋸齒的影響

其他條件都相同，測試不同錫缸的震動頻率對線路鋸齒的影響，具體如表6所示。從測試結(jié)果可以看出：無震動時，確認線路鋸齒消失，震10 s停20 s與震15 s停20 s線路鋸齒相當，說明震動是引起線路鋸齒的影響因素之一。

表6 不同錫缸震動頻率數(shù)據(jù)表

3 DOE（正交試驗法）實驗

3.1 DOE驗證過程參數(shù)對線路鋸齒的影響

（1）實驗條件：根據(jù)以上數(shù)據(jù)排查，板越薄線路鋸齒越嚴重，且排查發(fā)現(xiàn)，曝光能量、顯影點和震動對線路鋸齒影響比較大，為保證實驗結(jié)果的準確性，同時排除因板厚壓膜參數(shù)差異引起的其他外因，先安排板厚0.8 mm測試板，針對此三個因子，分別設(shè)計DOE實驗，確認主要問題原因。

貼膜前處理、壓膜、顯影參數(shù)固定不變，圖形電鍍銅和錫參數(shù)固定不變。試驗變量為曝光能量、顯影點和震動頻率。因?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn)曝光能力6格殘和6格滿線路鋸齒相當，優(yōu)于5格能量，顯影點50%和60%線路鋸齒相當，優(yōu)于40%顯影點，震動頻率震10 s停20 s和震15 s停20 s線路鋸齒相當，優(yōu)于震20 s停20 s ，故實驗選用最佳參數(shù)對比測試，具體因子如表7所示。

按表7條件組合搭配為8個實驗組（如表8所示）。得出結(jié)果可知：改善線路鋸齒結(jié)果最佳參數(shù)為第7組參數(shù)。

表7 曝光能量、顯影點和震動頻率表

表8 DOE測試線路鋸齒不良率對應(yīng)結(jié)果表

實驗流程：選板→外層線路圖形→圖形電鍍→外層堿性蝕刻→外層AOI（自動光學檢查）→數(shù)據(jù)統(tǒng)計→結(jié)果分析。每實驗設(shè)計組選取24 PNL板，以同一圖形進行圖形電鍍制作，根據(jù)DOE測試結(jié)果分析，主效應(yīng)圖如圖4所示。

圖4 主效應(yīng)圖

3.2 根據(jù)DOE結(jié)果驗證板厚鋸齒情況

根據(jù)線路鋸齒良率數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果可知，板厚0.5～1.0 mm線路鋸齒最嚴重，而針對生產(chǎn)工藝參數(shù)實驗可知，曝光能量6格滿、顯影點60%和震動10 s停20 s，線路鋸齒不良率最優(yōu)，對此驗證不同板厚線路鋸齒情況，安排0.5 mm、0.8 mm和1.0 mm生產(chǎn)板，采用此參數(shù)，各制作24 PNL測試板，收集不同板厚的線路鋸齒良率，良率情況如表9所示。從良率數(shù)據(jù)確認可知，板厚對線路鋸齒無影響。

表9 不同板厚線路鋸齒良率數(shù)據(jù)表

4 改善總結(jié)

4.1 改善措施

根據(jù)問題追蹤，影響圖形電鍍線路鋸齒的因素為曝光能量、顯影點和震動頻率，同時按DOE驗證結(jié)果參數(shù)，實驗不同板厚驗證線路鋸齒，收集良率數(shù)據(jù)，板厚對線路鋸齒無影響，同時為徹底改善圖形電鍍鋸齒問題，做出如下調(diào)整。

（1）外層線路曝光采用6格滿能量，滿足干膜最佳需求；

（2）在其他條件不變的情況下，將原定顯影點調(diào)整為60%，并批量跟進生產(chǎn)制作；

（3）將圖形電鍍震動調(diào)整為震10 s停20 s。

4.2 改善效果

統(tǒng)計生產(chǎn)板型號及板厚，不良率從改善前14.53%

降到改善后0.5%，效果顯著（如表10所示）。

表10 改善前及改善后效果對比表