網(wǎng)站寄語(yǔ)：印制電路板（PCB）線(xiàn)路鋸齒狀問(wèn)題，在電鍍中比較常見(jiàn)，找出解決方案，是確保產(chǎn)品質(zhì)量、避免客戶(hù)拒收的關(guān)鍵步驟。
01前言
線(xiàn)路邊緣呈鋸齒狀，俗稱(chēng)線(xiàn)路鋸齒狀(以下稱(chēng)狗牙)，是指在印制電路板(PCB)的生產(chǎn)過(guò)程中，外層線(xiàn)路完成蝕刻后線(xiàn)路的兩側(cè)邊緣不平直，存在嚴(yán)重的突出和凹進(jìn)，呈現(xiàn)類(lèi)似鋸齒形的狗牙形狀，嚴(yán)重時(shí)突出或凹進(jìn)部分甚至?xí)哂诰€(xiàn)寬的20%。
線(xiàn)路狗牙不僅影響PCB外觀，同時(shí)還會(huì)帶來(lái)功能性影響，比如會(huì)嚴(yán)重影響線(xiàn)路的阻抗控制，一般會(huì)列為嚴(yán)重缺陷類(lèi)，客戶(hù)不予接受。
產(chǎn)生線(xiàn)路狗牙的原因很多，也比較復(fù)雜，解決起來(lái)比較困難，往往在發(fā)現(xiàn)線(xiàn)路狗牙問(wèn)題后，無(wú)法立即解決問(wèn)題，只能仔細(xì)查找原因，經(jīng)過(guò)綜合排查方能徹底消除。
近期，我公司某款六層板在圖形電鍍工序不同時(shí)間段生產(chǎn)時(shí)，連續(xù)3個(gè)批次出現(xiàn)嚴(yán)重線(xiàn)路狗牙缺陷，線(xiàn)路阻抗測(cè)量值不穩(wěn)定，導(dǎo)致該款產(chǎn)品批量報(bào)廢，給生產(chǎn)品質(zhì)、進(jìn)度及成本造成嚴(yán)重影響。
我部特對(duì)此進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)研究跟進(jìn)，以期找出導(dǎo)致線(xiàn)路狗牙的主要因素，并盡快提出線(xiàn)路狗牙的改善方案(如圖1)。
02 實(shí)驗(yàn)部分
1問(wèn)題分析
產(chǎn)生線(xiàn)路狗牙的原因很多，也比較復(fù)雜，一般在發(fā)現(xiàn)線(xiàn)路狗牙問(wèn)題后，無(wú)法立即解決問(wèn)題，只能仔細(xì)查找原因，經(jīng)過(guò)綜合排查方能徹底消除。
電路板的外層線(xiàn)路制作通常采用“沉銅→全板電鍍→圖形轉(zhuǎn)移→圖形電鍍→堿性蝕刻”的工藝，由于線(xiàn)路形成于圖形轉(zhuǎn)移、圖形電鍍和蝕刻三個(gè)工藝過(guò)程中，因此線(xiàn)路狗牙業(yè)必產(chǎn)生于此三個(gè)過(guò)程，以下是對(duì)三個(gè)工藝過(guò)程的分析。
蝕刻工藝包括退膜及蝕刻兩個(gè)步驟，退膜時(shí)由于藥水濃度低或走板速度過(guò)快、退膜液溫度和壓力等原因，干膜未能完全退凈，導(dǎo)致有殘膜聚集在線(xiàn)底或線(xiàn)邊，蝕刻后會(huì)造成線(xiàn)路狗牙。
另一方面，如果圖形電鍍工序發(fā)生夾膜，鍍層太厚將干膜邊緣覆蓋住，退膜時(shí)無(wú)法將干膜退去，蝕刻后也會(huì)造成線(xiàn)路狗牙。可見(jiàn)，蝕刻工藝中，線(xiàn)路狗牙一般產(chǎn)生于退膜工序。
圖形電鍍產(chǎn)生線(xiàn)路狗牙一般為滲鍍?cè)斐桑酁楦赡づc銅面結(jié)合處受到的藥水攻擊過(guò)大或干膜與銅面結(jié)合力不好造成的，干膜耐不住除油劑等藥水攻擊或干膜與銅面結(jié)合不夠，鍍層延伸到干膜[敏感詞]，經(jīng)蝕刻而導(dǎo)致線(xiàn)路狗牙。
圖形轉(zhuǎn)移工藝包括前處理、貼干膜、干膜曝光、顯影，此工序造成線(xiàn)路狗牙的原因比較復(fù)雜。
一方面，前處理不當(dāng)、貼膜壓力過(guò)小、速度過(guò)快以及貼膜溫度過(guò)低，會(huì)造成干膜與銅面的結(jié)合力不夠，局部出現(xiàn)間隙，電鍍時(shí)鍍層延伸到間隙處經(jīng)蝕刻而造成線(xiàn)路狗牙;
另一方面，曝光能量不足會(huì)使線(xiàn)路側(cè)壁未完全交聯(lián)化，顯影時(shí)造成側(cè)壁凹凸不平，經(jīng)電鍍、蝕刻產(chǎn)生線(xiàn)路狗牙;
再者，顯影時(shí)顯影不足或顯影過(guò)度均會(huì)造成線(xiàn)路側(cè)壁不平，從而造成線(xiàn)路狗牙。
此外，顯影后殘液未能及時(shí)沖走，造成局部二次顯影，也會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路狗牙。
經(jīng)AOI(自動(dòng)光學(xué)檢測(cè))檢測(cè)以及切片分析，我公司此次批量線(xiàn)路狗牙報(bào)廢原因可排除蝕刻工序的蝕刻不凈、電鍍夾膜等因素，余下可能因素則來(lái)源于圖形轉(zhuǎn)移和圖形電鍍，具體可能原因則是線(xiàn)路前處理不當(dāng)以及貼膜參數(shù)不當(dāng)，導(dǎo)致干膜與銅面結(jié)合力不夠;振動(dòng)頻率大、搖擺幅度大、藥水腐蝕性強(qiáng)、藥水溫度高、電鍍時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等導(dǎo)致干膜與銅面結(jié)合處受到的攻擊過(guò)大。
2實(shí)驗(yàn)方案
為進(jìn)一步確定導(dǎo)致線(xiàn)路狗牙的原因，以改善和解決線(xiàn)路狗牙問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案。
1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
探究導(dǎo)致線(xiàn)路狗牙的最主要因素，優(yōu)化外層線(xiàn)路制程。
2 實(shí)驗(yàn)流程
開(kāi)料→內(nèi)層圖形→內(nèi)層蝕刻→壓合→鉆孔→沉銅、板電→圖形轉(zhuǎn)移→圖形電鍍→蝕刻→AOI檢測(cè)→分析
3 檢測(cè)指標(biāo)和分析方法
試板完成后，利用AOI分別按20%線(xiàn)寬和10%線(xiàn)寬進(jìn)行狗牙檢測(cè)。
4 實(shí)驗(yàn)方案確定
貼膜、電鍍和蝕刻等工藝參數(shù)的選擇與板厚有很大的關(guān)系，不同厚度板材同時(shí)生產(chǎn)，若工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，可能導(dǎo)致厚板和薄板出現(xiàn)不同的品質(zhì)問(wèn)題，使影響因素變得更加復(fù)雜。
除了板材厚度的選擇因素(A)除外，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及初步分析結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)還選取了以下幾種可能導(dǎo)致線(xiàn)路狗牙的因素，分別是外層前處理(B)、貼膜參數(shù)(C)和圖形電鍍參數(shù)(D)，并確定了表1所示實(shí)驗(yàn)因素水平表。
這是一個(gè)4因素2水平實(shí)驗(yàn)，利用已知的正交試驗(yàn)表，將A、B、C、D因素安排在1、2、3、4列，然后按照因素水平對(duì)應(yīng)的關(guān)系對(duì)號(hào)入座，即可得到如下實(shí)驗(yàn)方案
03 結(jié)果與討論
按照表2所示實(shí)驗(yàn)方案安排試板，試板完成后，利用AOI分別按20%線(xiàn)寬和10%線(xiàn)寬進(jìn)行狗牙檢測(cè)，統(tǒng)計(jì)線(xiàn)路狗牙報(bào)點(diǎn)區(qū)域數(shù)，即可得到如下實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
1 AOI按20%線(xiàn)寬檢測(cè)
AOI按照20%線(xiàn)寬檢測(cè)狗牙的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)表3)。可以看到，試板1、試板2和試板5檢測(cè)到了線(xiàn)路狗牙，而至于哪些因素是導(dǎo)致線(xiàn)路狗牙的主要因素，哪些是次要因素，則還需進(jìn)一步的計(jì)算分析。
首先計(jì)算出每一因素每一水平下實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的加和Ki及平均值ki，其次計(jì)算出各列的極差，即實(shí)驗(yàn)指標(biāo)隨因素水平變化而改變的[敏感詞]范圍。
極差大的因素意味著其水平變化容易導(dǎo)致線(xiàn)路狗牙問(wèn)題的產(chǎn)生，是主要因素，而極差值小的因素則是次要因素。表4是依據(jù)表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析表。
由表可知，極差為B>A=C>D，說(shuō)明外層前處理是導(dǎo)致線(xiàn)路狗牙產(chǎn)生的主要因數(shù)，對(duì)于改善線(xiàn)路狗牙起著非常重要的作用;板厚和貼膜參數(shù)是并列次之因素，圖形電鍍參數(shù)則是此次實(shí)驗(yàn)的最不重要因素。
通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)加和Ki及平均值ki的比較，可得優(yōu)水平為A2B2C2D2。因而可以判定，導(dǎo)致線(xiàn)路狗牙產(chǎn)生的主要因素是外層前處理方式，采用阻焊超粗化處理有利于改善線(xiàn)路狗牙問(wèn)題.
2 AOI按10%線(xiàn)寬檢測(cè)
AOI按照10%線(xiàn)寬檢測(cè)狗牙的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)表5)，據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步分析的結(jié)果(見(jiàn)表6)。如表5和表6，試板1、2、3、5檢測(cè)到了線(xiàn)路狗牙，而進(jìn)一步計(jì)算出來(lái)的極差為B>D>A>C，說(shuō)明外層前處理是導(dǎo)致線(xiàn)路狗牙產(chǎn)生的主要因數(shù)，對(duì)于改善線(xiàn)路狗牙起著非常重要的作用。
圖形電鍍參數(shù)是次之因素，板厚是再次之因素，貼膜參數(shù)是最不重要因素。
此外，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)加和Ki及平均值ki的比較，可得優(yōu)水平為A2B2C2D2。因而可以判定，導(dǎo)致線(xiàn)路狗牙產(chǎn)生的主要因素是外層前處理方式，采用阻焊超粗化處理有利于改善線(xiàn)路狗牙問(wèn)題
3結(jié)果驗(yàn)證
由以上試板結(jié)果可知，AOI按10%線(xiàn)寬和20%線(xiàn)寬檢測(cè)狗牙實(shí)驗(yàn)分析均顯示外層前處理是主要因素，次要因素有所不同，但得到的優(yōu)水平參數(shù)則一致，均為A2B2C2D2，即采用1.2mm板厚、外層前處理采用阻焊超粗化、貼膜參數(shù)采用特殊參數(shù)(6kg，2m/min，120℃)、圖形電鍍參數(shù)采用短時(shí)間高電流(1.6A/dm2，50min)有利于改善線(xiàn)路狗牙問(wèn)題。
由于板厚為根據(jù)客戶(hù)需要設(shè)計(jì)，不能隨意更改，因此著重調(diào)整和驗(yàn)證B、C、D參數(shù)的改善效果。為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得出改善方法的準(zhǔn)確性，采用優(yōu)水平參數(shù)進(jìn)行了為期7天的跟進(jìn)生產(chǎn)。
結(jié)果顯示，AOI按20%線(xiàn)寬的線(xiàn)路狗牙檢測(cè)率為0。AOI按10%線(xiàn)寬的線(xiàn)路狗牙檢測(cè)率為3.3%，狗牙現(xiàn)象得到明顯改善，證明外層前處理采用阻焊超粗化、貼膜參數(shù)采用特殊參數(shù)(6kg，2m/min,120℃)、圖形電鍍參數(shù)采用短時(shí)間高電流(1.6A/dm2，50min)有利于改善線(xiàn)路狗牙問(wèn)題，與試板結(jié)論一致。
04結(jié)論
(1)外層前處理方式是導(dǎo)致此次線(xiàn)路狗牙的主要因素。
(2)外層前處理采用阻焊超粗化，貼膜適當(dāng)增大壓力、延長(zhǎng)貼膜時(shí)間、升高貼膜溫度(6kg，2m/min，120℃)，圖形電鍍參數(shù)采用短時(shí)間高電流參數(shù)(1.6A/dm2，50min)，有利于改善銅面與干膜的結(jié)合力，減少電鍍藥水對(duì)干膜的攻擊，從而降低線(xiàn)路狗牙缺陷。
(3)正交試驗(yàn)法可科學(xué)有效分析線(xiàn)路板生產(chǎn)中的異常問(wèn)題，優(yōu)化生產(chǎn)工藝。
PS：通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)分析和解決方案的實(shí)施，可以顯著改善印制電路板線(xiàn)路鋸齒狀問(wèn)題，提高產(chǎn)品質(zhì)量和客戶(hù)滿(mǎn)意度。
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