陳世金（ 博敏電子股份有限公司 電子薄膜與集成器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室梅州研發(fā)中心，廣東 梅州 514768 ）

HDI系統(tǒng)印制板板面露基材問(wèn)題改善探討

陳世金
（ 博敏電子股份有限公司 電子薄膜與集成器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室梅州研發(fā)中心，廣東 梅州 514768 ）

主要從HDI系統(tǒng)板板面露基材的幾種情形進(jìn)行原因分析，針對(duì)不同異常情形給出相應(yīng)的改善方法及預(yù)防措施，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)銅箔質(zhì)量問(wèn)題引起的露基材問(wèn)題，并給出了改善建議。

高密度互連系統(tǒng)印制板；板厚；銅結(jié)晶；孔囊；微蝕

1 前言

近年來(lái)，智能手機(jī)、平板電腦等消費(fèi)類電子產(chǎn)品的需求不斷增加，推動(dòng)HDI板逐漸向更高密度化方向發(fā)展。HDI系統(tǒng)板多為大尺寸的拼版、生產(chǎn)流程長(zhǎng)，需經(jīng)多次鉆孔（含激光鉆孔和機(jī)械鉆孔）線路、壓合、減銅、沉銅和電鍍等制作，其中板面露基材問(wèn)題最為常見(jiàn)，也很難控制。筆者將就HDI系統(tǒng)板的露基材問(wèn)題，并對(duì)改善該類問(wèn)題展開(kāi)相關(guān)探討，尋找有效的控制方法，達(dá)到提升HDI系統(tǒng)板良率之目的。

2 露基材的異常分類

2.1 銅厚極差大

HDI系統(tǒng)板一般都有高縱橫比的通孔與盲孔共存，因?yàn)楦咩~低酸的鍍銅液有利于盲孔的填孔電鍍，而低銅高酸的鍍銅液則有利于縱橫比高的通孔電鍍。為解決這一矛盾，通常采取通孔、盲孔分開(kāi)電鍍的方法，即先在高銅低酸的VCP（垂直連續(xù)電鍍線）或水平電鍍線完成盲孔電鍍，再經(jīng)過(guò)減銅后鉆通孔，最后在低銅高酸的龍門(mén)式電鍍線完成通孔電鍍。除此之外，在次外層制作時(shí)還有樹(shù)脂塞孔、減銅和磨板流程，這些都會(huì)對(duì)板面的銅厚均勻性產(chǎn)生影響，引起板子之間或同一塊板上的銅厚有相差很大，出現(xiàn)露基材問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)就大大增加（如圖1）。

圖1 銅厚極差大引起的露基材現(xiàn)象

因此，在設(shè)計(jì)該類板的電鍍流程時(shí)要考慮到這一點(diǎn)，要將盲孔電鍍放在通孔電鍍的前面，且選擇在鍍銅均勻性好的水平電鍍線或VCP上來(lái)完成盲孔電鍍。當(dāng)然，如果有條件的PCB廠家，也可將兩次電鍍都放在不同酸銅體系、相同電鍍?cè)O(shè)備上來(lái)制作，這樣的鍍銅均勻性則更好，對(duì)減少鍍銅不均引起的露基材問(wèn)題會(huì)有很大的幫助。

造成銅厚極差大的原因除了鍍銅不均外，還有減銅和樹(shù)脂塞孔磨板等工藝流程。目前減銅均是采用浸泡式“H2SO4+H2O2”的減銅體系，由于水平設(shè)備本身的設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致藥液交換的效果，加之HDI板鍍銅的結(jié)晶差異，出現(xiàn)減銅不均的可能性也是很大的。樹(shù)脂磨板時(shí)刷輥的損耗、設(shè)備的維護(hù)等也會(huì)對(duì)銅面的切削量產(chǎn)生影響，需要定期檢查和保養(yǎng)，磨損的刷輥要及時(shí)更換。

2.2 擦傷引起

系統(tǒng)HDI板板厚、拼板大，在進(jìn)行人工操作、移動(dòng)和搬運(yùn)過(guò)程中是很容易出現(xiàn)碰撞性擦傷的。當(dāng)前HDI板基本均是在壓合后銅面需要減銅處理，減銅、棕化后的面銅厚度一般在5 mm ～ 8 mm之間，之后到電鍍的這段時(shí)間銅面最容易擦傷的。因此，在進(jìn)行磨板、清洗和沉銅等加工時(shí)，要特別注意控制操作時(shí)動(dòng)作的規(guī)范，一定要輕拿輕放，還有像設(shè)備的運(yùn)行狀況檢查、轉(zhuǎn)序過(guò)程的搬運(yùn)等也要引起重視。這些過(guò)程操作細(xì)節(jié)不注意，都會(huì)造成板面的擦傷，這類擦傷也有一定的規(guī)則性，即多呈現(xiàn)“三角形”，如圖2所示。

圖2 “三角形”擦傷圖片

這種擦傷一旦遇到線路或孔邊區(qū)域，就會(huì)產(chǎn)生開(kāi)路報(bào)廢，且報(bào)廢量會(huì)很大。擦傷類的露基材只能從培訓(xùn)員工意識(shí)、制定操作規(guī)范并監(jiān)督執(zhí)行等方面入手，這方面的控制在很大程度上也是對(duì)一個(gè)PCB企業(yè)管理水平的體現(xiàn)。

此類擦傷引起露基材控制重點(diǎn)仍然在減銅至電鍍這幾道工序，除了以上提到的幾個(gè)方面需要做好外，還有設(shè)備定期檢查、維護(hù)，如磨板或沉銅設(shè)備出現(xiàn)某個(gè)部件的異常，有可能造成批量性的擦傷。一些重點(diǎn)工序也可采取 “專人專機(jī)”制作和增加防護(hù)擦傷的隔離材料等（膠片、珍珠棉等）。

2.3 銅箔質(zhì)量

電解銅箔的質(zhì)量對(duì)HDI系統(tǒng)板露基材也有影響，銅箔質(zhì)量引起的露基材具有相當(dāng)好的隱蔽性，一般很難發(fā)覺(jué)，特別是有些表面看起來(lái)很“漂亮”的外觀，在經(jīng)過(guò)PCB各制程加工后，這種不良現(xiàn)象就顯露出來(lái)。從圖3來(lái)看，這種露基材多呈現(xiàn)麻點(diǎn)狀，一般都比較小，但是其危害性還是一樣的，因?yàn)檫@些看起來(lái)很小的麻點(diǎn)，在經(jīng)過(guò)磨板、減銅和沉銅微蝕后邊變得更大，如上面有布線則必然會(huì)出現(xiàn)開(kāi)路問(wèn)題了。

圖3 銅箔上的“麻點(diǎn)”

從圖上可以看出斑點(diǎn)物多呈凸起狀的，形成一個(gè)“銅泡”。這些“銅泡”在通過(guò)磨板及機(jī)械外力作用，就會(huì)出現(xiàn)“銅泡”的邊緣破損，而出現(xiàn)整個(gè)“銅泡”破掉的情形就會(huì)造成電鍍后呈現(xiàn)沉銅前露基材的假象。這層“銅泡”是不堪一擊，甚至是不攻自破，這就是減銅板露基材的比其它板高的重要原因。

2.4 壓合及異物

HDI系統(tǒng)板需要經(jīng)過(guò)幾次壓合，疊合前各種異物、臟物等很容易進(jìn)入，會(huì)呈現(xiàn)凸起狀。這種異物引起的凸起物肉眼就可以看得很清楚。在經(jīng)過(guò)刷磨后即清晰可見(jiàn)出現(xiàn)破裂的痕跡（圖4），外觀上形成了一種“孔囊”，再經(jīng)過(guò)沉銅微蝕后，孔囊邊緣的銅就會(huì)變得很薄，中間則是完全敞開(kāi)的。

圖4 板面上“孔囊”刷磨后的情形

也許有人會(huì)問(wèn)：沉銅前磨板露基材了或“孔囊”破了，也應(yīng)該會(huì)沉上銅的，沉的上銅也就鍍的上銅，鍍上銅的話會(huì)那么容易擦傷露基材嗎？其實(shí)，這種“孔囊”進(jìn)入藥水后， “孔囊”內(nèi)藏的藥水是清洗不干凈的， “孔囊”內(nèi)部不但沉不上銅更不會(huì)鍍上銅，還會(huì)造成藥水的交叉污染。即便部分因“孔囊”口較大而沉上銅的，其結(jié)合力會(huì)很差、抗剝離能力極弱。

除了異物會(huì)造成“孔囊”類露基材之外，像壓合起皺、銅箔折痕等也會(huì)引起各種形式的露基材，重點(diǎn)仍在嚴(yán)格控制工藝參數(shù)、保持無(wú)塵房的清潔等。

3 結(jié)論

針對(duì)HDI系統(tǒng)板露基材問(wèn)題，主要有以下幾個(gè)方面的原因：

（1）電鍍銅或減銅不均，造成面銅厚度極差過(guò)大，銅薄處易出現(xiàn)露基材，從提升鍍銅、減銅均勻性著手改善，同時(shí)注意工藝流程的優(yōu)化。

（2）人工操作或設(shè)備異常引起的擦傷類露基材，從規(guī)范過(guò)程操作、加強(qiáng)設(shè)備巡檢等方面做起，配合必要的隔離材料對(duì)此類擦傷露基材改善有一定的幫助。

（3）銅箔質(zhì)量不良也會(huì)造成“麻點(diǎn)狀”露基材，從加強(qiáng)來(lái)料檢驗(yàn)及要求廠商對(duì)其銅箔加工過(guò)程及工藝參數(shù)等進(jìn)行改進(jìn)或控制。

（4）壓合起皺及異物等會(huì)形成“孔囊”式露基材，主要從控制壓合參數(shù)、無(wú)塵房潔凈度和疊合操作等方面加以改進(jìn)。

HDI系統(tǒng)板露基材是一個(gè)很容易被所忽視的問(wèn)題，簡(jiǎn)單的認(rèn)為露基材僅僅是擦傷引起的，對(duì)其改善也往往也只停留在加強(qiáng)規(guī)范員工操作的水平上，最終的改善往往是治標(biāo)不治本，甚至是不盡人意。因此，對(duì)于HDI系統(tǒng)板要根據(jù)其產(chǎn)品的特殊性進(jìn)行深入分析，一方面要對(duì)工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢查、人員操作進(jìn)行規(guī)范，另一方面要配合一定的檢測(cè)儀器和手段，找出原因、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，才能將HDI系統(tǒng)板露基材問(wèn)題得到更好的解決。

[1]百度文庫(kù). 系統(tǒng)板+HDI生產(chǎn)制作規(guī)范,http:// wenku.baidu.com,2013.08.15.

陳世金，研發(fā)部副經(jīng)理，主要從事新技術(shù)研究、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理和科技項(xiàng)目申報(bào)等工作。

Discussion on the board surface exposed material of HDI system PCB

CHEN Shi-jin

In this article, it mainly analyzed several cases for the exposed material of the HDI system board, according to different abnormal situation. The corresponding improving methods and preventive measures were presented, and some suggestions for improvement were given.

HDI System PCB; Board Thickness; Copper Crystal; Hole Capsule; Micro Etching

TN41

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1009-0096（2015）01-0037-03