HDI板内层开路的凹凸假象

2011-07-30邹儒彬彭卫红欧植夫荣孝强叶应才邹礼兵

印制电路信息 2011年1期

关键词：凹凸开路月牙

邹儒彬彭卫红欧植夫荣孝强刘东叶应才邹礼兵

深圳市崇达电路技术股份有限公司

1 引言

对于普通的凹凸开路，由于其特征明显（见表1），比较容易判别；但HDI板内层线路的凹凸开路，由于其具有一定的隐晦性，判定时具有一些难度，往往容易“鱼目混珠”。笔者即有此经历，

并由此纠正了HDI板工艺流程和工程设计上的系统问题。此问题对于从事HDI生产，特别是盲孔制作采取“铜面开窗+激光烧孔”工艺流程的公司，有很好的借鉴效果。

2 案件回放

2.1 HDI开路现状表象

2010年底，我公司生产某型号HDI板063xxxC10A3（该板的叠层设计如图1），在制作L2/L9内层次外层图形时，激光盲孔处（HDI板盲孔制作有“铜面开窗+激光烧孔”和“激光直接烧孔” 两种工艺,具体见表2注释，此板为填孔电镀工艺流程）线路发生“断脖子”开路，如图2所示。根据此开路的表象和以往的经验，笔者认为该“断脖子”开路为激光盲孔填孔电镀后砂带打磨不平整，导致内层线路图形制作时贴膜不良，进而引发孔口处线路断颈，属于典型的“凸开路”。

表1 普通凹凸开路的区分

图1 063xxxC10A3的叠层设计

表2 HDI板盲孔制作工艺

图2 “断脖子”开路

2.2 返工过程和结果

而后工艺对此板进行砂带返磨，以保证填孔点铜面平整。

2.2.1 返工流程

褪膜→砂带返磨铜面→内层前处理→内层图形制作→DES→AOI扫描检修。

2.2.2 返工结果

非常出人意料，AOI扫描结果显示，返工后仍然有“断脖子”开路，如图3所示。取问题板详细观察分析，发现了更为严重的问题：填孔点附近有铜面凹陷，填孔点与线路之间“似断非断”，但AOI漏波，未能完全检测出来，如图4所示。

图3 “断脖子”开路

图4 AOI漏波之铜面凹陷

2.3 原因分析

这到底是怎么回事？“断脖子”开路是不是因为填孔点凸起引起的？为了揭开这个谜团，笔者和其他工程师一起，对问题板做了更深入的分析。

2.3.1 切片分析

通过对“断脖子”开路和AOI漏波位置的切片分析（详见表3），结果昭然：蚀刻前断颈处铜面已经存在凹陷，深度为20 µm～27 µm、宽度为25微米左右，此处“断脖子”开路为铜面凹陷所致。

表3 “断脖子”开路和AOI漏波位置的切片分析

2.3.2 整板面分析

在放大镜下连续观察多块板的板面，发现填孔处均呈现规律性的月牙状铜面凹陷（详见表4），蚀刻后箭头所指的位置或呈现“断脖子”开路、或呈现月牙状铜面凹陷（此类缺陷，后续统一称之为“月牙状开路”），抽测的A、B、C三PAL板均呈现相同规律。

表4 整板面分析结果

2.4 小结

通过切片分析和整板面分析，确定HDI板063xxxC10A3的L2/L9层“断脖子”开路实质为铜面凹陷引起的“月牙状开路”，属于“凹开路”，并非填孔点打磨不平整引起的“凸开路”。

3 “月牙状开路”产生的根源

上述案件的HDI板063xxxC10A3，其盲孔制作流程为盲孔开窗→激光烧孔→沉铜、板电→填孔图形开窗→填孔电镀→填孔打磨→次外层图形；通过核查工程资料和现场分析，确认L2/L9层出现“月牙状开路”为盲孔开窗与填孔开窗错位引起规律性铜面凹陷导致，其根源为盲孔开窗与填孔开窗设计错误：盲孔开窗与填孔开窗等大。由于盲孔开窗蚀刻存在侧蚀（铜厚34.3 µm单边侧蚀量为15 µm左右）并且两次对位也存在偏差（50 µm），两者共同作用导致铜面形成（15 µm ～ 65 µm）的月牙状凹陷。“月牙状开路”形成的详细过程见表5：

表5 “月牙状开路”形成的详细过程

4 “月牙状开路”AOI漏波

对于图5所示的铜面凹陷，由于凹陷处还有残铜，在普通光源照射下，其铜面对光的反射强度相近，使得某些品牌的AOI扫描机（国外有两种品牌的AOI扫描机有此问题）无法准确识别铜面凹陷，造成AOI漏扫。而凹陷的铜面经过棕化（或黑化）、微蚀之后，部分位置将形成“月牙状开路”。此种现象笔者剥板分析时亦有发现。

根据笔者的经验，AOI采用特种光源（非普通白光）扫描，或更换性能更好的AOI扫描机，可以改善“月牙状开路”漏波。

图5 次外层图形制作蚀刻后

图6 成品板剥板分析结果

5 HDI板凹凸开路的比较

此处“凹开路 ”指的是HDI“月牙状开路”，“凸开路 ”指的是HDI镀孔/填孔后漏打磨或打磨不平整导致的“断脖子”开路。乍一看，两者很像，都可能被当成“断脖子”类型的“凸开路 ”；笔者通过总结，对两者进行了比较，以厘清此种HDI板内层开路的凹凸假象。

5.1 凹凸开路的表象比较

普通目测表象类似，都可能被当成“断脖子”开路，容易混淆。

表6 凹凸开路的表象比较

5.2 凹凸开路的蚀刻前板面状况比较

“凹开路 ”(月牙状开路)蚀刻前的铜面呈现凹陷状况，而“凸开路 ”(断脖子开路)蚀刻前的铜面呈现凸起状况，两者容易分辨。

表7 凹凸开路的蚀刻前板面状况

5.3 凹凸开路的规律性比较

由于是设计问题，所以“凹开路 ”(月牙状开路)具有普遍的规律性：一是铜面凹陷和开路呈月牙状，二是铜面凹陷和开路都朝向板子的同一方向，如表8所示；而“凸开路 ”(断脖子开路)则无此规律，两者容易分辨。

表8 “凹开路 ”(月牙状开路)板面整体表象的规律性

6 设计和工艺上如何规避“月牙状开路”的产生

为规避“月牙状开路”的产生，工程资料必须遵循一些设计原则，同时工艺生产也要对关键指标进行管控，详见表9。

表9 设计和工艺上如何规避“月牙状开路”的产生

7 生产流程中认识误区

7.1 盲孔开窗蚀刻方面

由于盲孔开窗没有任何线路，只蚀刻需要激光钻孔的位置，所以员工往往没有严格管控盲孔开窗蚀刻，认为只要蚀刻干净即可而不必管控过蚀问题。其实，如果盲孔开窗蚀刻过度，则相当于加大了盲孔开窗的直径φ2；在镀孔图形开窗直径φ3不变的情况下，｜φ3-φ2｜的绝对值变小，增加了后续镀孔图形难度，有可能造成“月牙状开路”。

7.2 盲孔开窗图形对位

为了减少激光钻孔生产难度，实际生产过程中可能会临时修改盲孔开窗资料，加大盲孔开窗的直径φ2，因为员工可能认为盲孔开窗仅仅是蚀刻铜，为激光钻孔做准备，所以盲孔开窗的直径φ2只要大于激光孔径φ1则可随意加大。和前面的道理相同，盲孔开窗必须考虑镀孔图形开窗直径φ3的大小，盲孔开窗的直径φ2不仅要小于镀孔图形开窗直径φ3，还要保证｜φ3-φ2｜的安全值以确保后续不会出现“月牙状开路”。