李會(huì)霞 夏國偉 張志州 張興望

（勝宏科技（惠州）股份有限公司，廣東 惠州 516211）

0 引言

內(nèi)層互連缺陷（inner connection defects，ICD）是指多層板內(nèi)層焊盤與孔內(nèi)鍍層之間存在分離的情況，如圖1所示。ICD嚴(yán)重威脅多層板層間連接的可靠性，其不安全隱患會(huì)極大影響品質(zhì)。

圖1 內(nèi)層互連缺陷形態(tài)

本文通過對(duì)印制電路板（printed circuit board，PCB）中ICD 原因展開分析，針對(duì)其主要源頭殘膠的去膠（去鉆污）方法展開研究，制定改善對(duì)策。

1 ICD原因分析

PCB 出現(xiàn)ICD 不良，通過能譜儀（energy dispersive spectrometer，EDS）元素分析找到相關(guān)特征元素物質(zhì)，判定排查。對(duì)ICD 處和樹脂處展開EDS元素分析，見表1。

由表1可知，ICD 處有Br 和Si 無素，說明ICD 處有樹脂殘存。殘存樹脂（殘膠）來自多層板鉆孔，是基板樹脂粘附在孔壁后形成的鉆污，改善鉆孔參數(shù)都會(huì)留下不同程度殘膠物，只能在后制程完成除膠作業(yè)。

表1 ICD處與樹脂處的EDS分析

2 除膠方法比較

多層板孔金屬化工藝過程必須包含除膠渣（去鉆污），目前常規(guī)方法有化學(xué)除膠渣和等離子體除膠渣。

2.1 化學(xué)除膠方法

多層板去除孔內(nèi)殘膠至化學(xué)沉銅的工藝流程為：上板-溶脹-高錳酸鉀-中和-玻璃蝕刻-清潔調(diào)整-整孔-沉銅。

溶脹是使用膨松劑使樹脂中長碳鍵斷裂，樹脂疏松利于后續(xù)堿性高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性對(duì)樹脂氧化，使內(nèi)層焊盤上的鉆污裸露出來便于去除；中和是孔壁去除鉆污反應(yīng)后，殘余錳的溶解性高價(jià)化合物發(fā)生中和反應(yīng)，形成溶解性最好的二價(jià)錳，將其清洗干凈。溶脹、高錳酸鉀去鉆污和中和均為化學(xué)反應(yīng)，其效果都受反應(yīng)時(shí)間、溫度和濃度影響。去除孔壁殘膠的干凈程度直接關(guān)系后續(xù)出現(xiàn)ICD的概率。

2.2 等離子體除膠方法

PCB 材料經(jīng)過改良和創(chuàng)新，高頻高速等高分子材料應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)的化學(xué)除膠法除膠力不足，極易產(chǎn)生除膠不凈，因此出現(xiàn)了新的等離子體（plasma）除膠。等離子體除膠是利用射頻激發(fā)的離子和自由基，與膠渣反應(yīng)生成具有揮發(fā)性的碳?xì)浠衔?，由抽真空系統(tǒng)抽離，達(dá)到孔內(nèi)除膠效果。

當(dāng)蝕刻氣體進(jìn)入反應(yīng)腔后，在一定溫度和壓力的環(huán)境下，經(jīng)高頻電極作用，激發(fā)成等離子體狀態(tài)，與PCB 基材反應(yīng)，生成各種易揮發(fā)氣態(tài)物質(zhì)并進(jìn)行清洗。等離子體除膠的主要影響因素為氣體（常用O2/CF4體系）腔體壓力、流速、溫度和除膠時(shí)間，分為升溫、除膠和降溫3個(gè)階段。

2.3 等離子體除膠均勻性測試

將測試板放入等離子體設(shè)備，如圖2所示。依據(jù)實(shí)際水平設(shè)置除膠線生產(chǎn)參數(shù)和等離子除膠設(shè)備參數(shù)，正常生產(chǎn)測量除膠速率，見表2。在表2中，樣本均使用標(biāo)準(zhǔn)片（A 材料，尺寸100 mm×100 mm），除膠量要求為0.1～0.3 mg/cm2，測試結(jié)果均在要求范圍內(nèi)。如孔內(nèi)需要制作成正凹蝕，可調(diào)整咬噬時(shí)間及除玻纖制程。

表2 等離子體除膠速率測試

圖2 等離子體測試

除膠時(shí)間與除膠數(shù)量成正比，即隨著除膠時(shí)間推移，除膠量不斷增加。除膠量應(yīng)適中，確保產(chǎn)品無ICD即可，如圖3所示。

圖3 等離子除膠效果

3 等離子體和化學(xué)除膠對(duì)ICD影響

目前在PCB 生產(chǎn)中，對(duì)于化學(xué)除膠能力不足的情況，孔內(nèi)除膠主要依靠等離子體除膠。針對(duì)厚徑比為16∶1 的高厚徑比訂單，等離子體難以進(jìn)入厚板中心，導(dǎo)致孔中心除膠不足。因此采用2次除膠作業(yè)，即水平線化學(xué)除膠加等離子體除膠方式，以達(dá)到更好的除膠效果。對(duì)除膠進(jìn)行模擬驗(yàn)證試驗(yàn)（design of experiment，DOE），確定最佳生產(chǎn)制作條件。按正?？景?、通孔直插式元件（plating through hole，PTH）和板電流程操作，結(jié)果見表3。

表3 不同的除膠方式組合結(jié)果

續(xù)表3

對(duì)化學(xué)除膠、等離子體除膠等除膠方式展開對(duì)比測試，同時(shí)監(jiān)控除膠量，最終確定條件1、條件2和條件3均可滿足除膠需求。

4 結(jié)語

本文通過分析ICD 產(chǎn)生的原因，利用EDS 元素分析鎖定為殘膠引起。通過對(duì)化學(xué)除膠、等離子體除膠等不同除膠組合展開測試驗(yàn)證，最終確定化學(xué)除膠1 次+等離子除膠1 次+烤板175 ℃或190 ℃烘烤2 h為改善ICD的最佳方式。