内层开裂影响因素研究与控制要点

0 前言 PCB在组装期间，必须经受多次热冲击过程，比如回流焊接的高温，在以后的使用寿命期间，可能还得经受多个高低温周期冲击（例如，设备的反复开启和关闭，或用在汽车设备场合，使用环境本身也可能低于冰点温度，或者大大超过100℃）。［1］在上述条件下就很容易产生内层开裂（ICD）缺陷，内层开裂顾名思义就是内层铜与孔壁镀铜之间开裂，具体现象主要为次外层内层铜箔与孔壁电镀铜之间产生裂缝或是彻底断开，此缺陷对生产板的可靠性产生极大影响，轻则虚连导电不良，严重则会导致开路，是客户反馈中严重度极高的一种缺陷（图1）。本文针对此缺陷的产生原因进行分析，制定一系列试验，找到了部分影响因素及相对应的过程控制方法。 图1 1 内层开裂原因分析 PCB产品中的绝缘材料（环氧树脂），其热膨胀系数高于铜材料，因此在受热之后，绝缘层的膨胀大于铜的扩展，在通孔内这种膨胀导致的Z向应力便施加到了内层互连的各个表面上，其中靠近孔边的次外层连接处Z向应力最为集中，因此内层开裂主要体现在次外层连接处（图2）。 图2 2 内层开裂影响因素试验方案 内层应力是不可避免的，但只要内层铜与电镀铜之间结合力足够强大，此缺陷即可解决，影响内层与镀铜结合力的的因素有很多，主要为板材的热膨胀系数、生产板叠层设计、胶渣去除状况［2］、内层铜与化镀铜之间结合力、化镀铜本身的结合力、化镀铜与电镀铜之间的结合力、工艺流程、生产过程控制等。按上述原因分析思路出发，本文从Tg值、去钻污、化镀线、电镀线、显影线、化镀线微蚀量、电镀线微蚀量、显影后存放时间、成像返工、电镀方式方面，考量各因素对内层开裂的影响。 2.1 具体方案 具体方案见表1。 2.2 方案参数说明 方案参数说明见表2。 3 试验结果 3.1 检测方法及条件 REFLLOW测试条件：汽车客户焊接条件，REFLLOW前后进行阻值测试，计算阻值变化率 漂锡测试条件：288 ℃/10 s/次 浸锡测试条件：288 ℃/10 s/次 3.2 检测结果 4 结果分析 （1）所有方案加工板均可满足3次漂锡测试、9次REFLLOW测试，满足一般客户的要求。 （2）对所有方案进行浸锡测试，比较出相对的耐热应力性能差别。 表1 方案项目 方案编号 板材 加工流程水平去钻污化镀A 化镀C 垂直板镀扬博显影MC显影成像返工图形电镀C图形电镀A化镀线 √化镀微蚀量不同Tg值电镀线/Tg值√√ √ √显影放置时间√√√不同显影线/脱膜返工SY1141 SY1141 SY1141 SY1141 S1000 SY1141 S1000 SY1141 SY1141 SY1141 SY1141 SY1141 SY1141 SY1141 SY1141 SY1141 A1 A2 B1 B2 C1 C2 D1 D2 D3 E1 E2 E3 F1 F2 G1 G2√ √√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√ √√√√√电镀微蚀量√√ √√√√√√√ 表2 方案 加工参数说明A1 水平去钻污速度1.3 m/min，化镀A线双面板程序A2 水平去钻污速度1.3 m/min，化镀C线双面板程序B1 化镀A线程序1加工，化镀线微蚀量1.0 μm～1.5 μm B2 化镀A线程序1加工，化镀线微蚀量1.5 μm～2.0 μm C1 水平去钻污速度1.8 m/min，与3.2板同时上化镀A线（程序1），同时板镀A线C2 与3.1板同时上化镀A线（程序1），同时上板镀A线D1 水平去钻污1.8 m/min，化镀程序1，电镀A/C线的前处理槽液浓度调整一致，微蚀量控制在0.2 μm～0.3 μm之间D2 化镀程序1，电镀A/C线前处理槽液浓度调整一致，微蚀量控制在0.2 μm～0.3 μm之间D3 化镀程序1，电镀A/C线前处理槽液浓度调整一致，微蚀量控制在0.2 μm～0.3 μm之间E1 化镀程序1，要求在扬博显影废弃前做，同时上电镀A线E2 化镀程序1，要求显影在废弃前做，脱膜返工，同时上电镀A线E3 化镀程序1，要求在MC显影废弃前做，同时上电镀A线F1 要求扬博显影在废弃前做，显影后放置72小时同时上化镀，同时上电镀F2 要求扬博显影在废弃前做，显影后放置5小时内同时上化镀，同时上电镀G1 显影后期做，同时上化镀，同时做显影，电镀微蚀量控制在0.15 μm～0.2 μm G2 显影后期做，同时上化镀，同时做显影，电镀微蚀量控制在0.3 μm～0.35 μm 表3 方案 3次 6次 9次 漂锡3次 浸锡1次 浸锡2次 浸锡4次REFLLOW REFLLOW REFLLOW 大孔 小孔 大孔 小孔 大孔

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