王 佐 李清春 蒋 勤 张祖涛

（胜宏科技（惠州）股份有限公司，广东 惠州 516211）

1 背景

PCB图形电镀流程是板电闪镀 5 μm ～8 μm，在经外层图形将不需要的部分用干膜盖住，再经图形电镀，将所需图形电镀到客户所需铜厚，经电镀锡起到保护客户所需要的图形。干膜经过曝光显影后作出所需要的图形，再经过图电镀铜加厚，在此过程中，当曝光能量不均、显影点不合理、电镀震动过大等导致线路干膜面不平整，电镀蚀刻后线路出现锯齿状，如图1所示。蚀刻后的线路边缘呈锯齿状问题产生的原因，应在干膜光致成像和电镀锡过程中，文章主要围绕这些方面进行原因分析和实验，改善线路锯齿状况。

图1 线路锯齿状图片图

2 影响因素评估

2.1 电镀铜时间长度对线路锯齿的影响

通过取相同线路密集的板，在同一条电镀线，相同电镀缸，不同电镀时间，确认线路锯齿状不良比例，具体如表1所示。从测试结果可以看出：60 min、90 min、120 min均出现概率差别大的锯齿缺陷，说明电镀时间不是引起线路锯齿的影响因素。

表1 电镀时长数据表

2.2 电镀线别对线路锯齿状的影响

通过取相同线路密集的板，相同电镀参数及镀铜时间，不同线别确认不良率，具体如表2所示。从测试结果可以看出：3条图电线均出现锯齿缺陷，说明不同图电线对其无影响。

表2 不同线别数据表

2.3 线路锯齿对应线宽大小差异影响

从测试的锯齿缺陷图片来看，大铜面与线路均出现线路锯齿缺陷，即可说明线路锯齿缺陷与线宽线间隙无关，具体如图2所示。

图2 不同位置线路锯齿状图片图

2.4 板厚对线路锯齿的影响

统计不同类型板厚，相同线别生产的生产板，确认线路锯齿状占比，如图3所示。从收集的结果可以看出：线路锯齿从板厚0.5～3.0 mm均出现，但是在0.5～1.0 mm范围内出现的概率最高，即薄板出现锯齿的概率最大。

图3 不同板厚线路锯齿占比分布图

2.5 不同曝光能量对线路锯齿的影响

其他条件都相同的情况下，确认线路锯齿的影响，详见表3所示。从测试结果可以看出：曝光能量的高低对线路锯齿有影响，通过不同能量发现，6格残和6格满针对线路锯齿改善优于5格能量，说明曝光能量为引起线路锯齿的影响因素之一。

表3 不同曝光能量数据表

2.6 不同的显影点对线路锯齿的影响

其他条件都相同的情况下，确认线路锯齿的影响，详见表4所示。从测试结果可以看出：显影点的高低对线路锯齿有影响，显影点50%和60%的线路锯齿改善优于40%，说明显影点为引起线路锯齿的影响因素之一。

表4 不同显影点数据表

2.7 显影后烤板对线路锯齿的影响

其他条件都相同的情况下，测试其对线路锯齿的影响，如表5所示。从测试结果可以看出：烤板与不烤板的板均有线路锯齿，且都严重，证明显影后烤板对改善线路锯齿无作用。

表5 显影后烤板数据表

2.8 不同锡缸震动频率对线路锯齿的影响

其他条件都相同，测试不同锡缸的震动频率对线路锯齿的影响，具体如表6所示。从测试结果可以看出：无震动时，确认线路锯齿消失，震10 s停20 s与震15 s停20 s线路锯齿相当，说明震动是引起线路锯齿的影响因素之一。

表6 不同锡缸震动频率数据表

3 DOE（正交试验法）实验

3.1 DOE验证过程参数对线路锯齿的影响

（1）实验条件：根据以上数据排查，板越薄线路锯齿越严重，且排查发现，曝光能量、显影点和震动对线路锯齿影响比较大，为保证实验结果的准确性，同时排除因板厚压膜参数差异引起的其他外因，先安排板厚0.8 mm测试板，针对此三个因子，分别设计DOE实验，确认主要问题原因。

贴膜前处理、压膜、显影参数固定不变，图形电镀铜和锡参数固定不变。试验变量为曝光能量、显影点和震动频率。因实验发现曝光能力6格残和6格满线路锯齿相当，优于5格能量，显影点50%和60%线路锯齿相当，优于40%显影点，震动频率震10 s停20 s和震15 s停20 s线路锯齿相当，优于震20 s停20 s ，故实验选用最佳参数对比测试，具体因子如表7所示。

按表7条件组合搭配为8个实验组（如表8所示）。得出结果可知：改善线路锯齿结果最佳参数为第7组参数。

表7 曝光能量、显影点和震动频率表

表8 DOE测试线路锯齿不良率对应结果表

实验流程：选板→外层线路图形→图形电镀→外层碱性蚀刻→外层AOI（自动光学检查）→数据统计→结果分析。每实验设计组选取24 PNL板，以同一图形进行图形电镀制作，根据DOE测试结果分析，主效应图如图4所示。

图4 主效应图

3.2 根据DOE结果验证板厚锯齿情况

根据线路锯齿良率数据统计结果可知，板厚0.5～1.0 mm线路锯齿最严重，而针对生产工艺参数实验可知，曝光能量6格满、显影点60%和震动10 s停20 s，线路锯齿不良率最优，对此验证不同板厚线路锯齿情况，安排0.5 mm、0.8 mm和1.0 mm生产板，采用此参数，各制作24 PNL测试板，收集不同板厚的线路锯齿良率，良率情况如表9所示。从良率数据确认可知，板厚对线路锯齿无影响。

表9 不同板厚线路锯齿良率数据表

4 改善总结

4.1 改善措施

根据问题追踪，影响图形电镀线路锯齿的因素为曝光能量、显影点和震动频率，同时按DOE验证结果参数，实验不同板厚验证线路锯齿，收集良率数据，板厚对线路锯齿无影响，同时为彻底改善图形电镀锯齿问题，做出如下调整。

（1）外层线路曝光采用6格满能量，满足干膜最佳需求；

（2）在其他条件不变的情况下，将原定显影点调整为60%，并批量跟进生产制作；

（3）将图形电镀震动调整为震10 s停20 s。

4.2 改善效果

统计生产板型号及板厚，不良率从改善前14.53%

降到改善后0.5%，效果显著（如表10所示）。

表10 改善前及改善后效果对比表