一種PCB背光不良成因機理分析

鄭 凡 李思周（廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510730）

一種PCB背光不良成因機理分析

鄭 凡 李思周
（廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510730）

1 背景

沉銅背光不良問題一直存在，尤其在停線后重新拖缸開線后背光極不穩(wěn)定，發(fā)生背光不良可能性也極大，最近由于生產(chǎn)板量的減少，停線后重新拖缸開線次數(shù)增多，背光不良產(chǎn)生頻率有變嚴(yán)重趨勢，嚴(yán)重影響生產(chǎn)板的可靠性，急需進(jìn)行改善。現(xiàn)需要根據(jù)可能造成背光不良的原因找出貢獻(xiàn)度最大的影響因素；確定改善背光不良問題的方向并改善之。

圖1 背光不良趨勢圖

2 影響因素層別

2.1 不良現(xiàn)象描述

經(jīng)過前段時間收集到的拖缸后的背光不良切片，進(jìn)行統(tǒng)計對比分析發(fā)現(xiàn)有如下特征：

（1）產(chǎn)生背光不良的切片透光區(qū)域分布較零散，產(chǎn)生區(qū)域不固定，不具有均一分布性。

（2）背光不良產(chǎn)生區(qū)域面積較大，連片，無星點分布性。

（3）背光不良產(chǎn)生時機大都為停線后重新拖缸開線時。

圖2 幾種典型背光不良表觀圖

2.2 背光不良產(chǎn)生時機比例

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出初步背光不良產(chǎn)生時機比例分布如下：

表1 不良比例分布

通過初步對背光不良數(shù)據(jù)分析，初步將研究重點放在停線后重新拖缸的影響因數(shù)上。

2.3 背光不良的魚骨圖分析

根據(jù)我司生產(chǎn)制程的環(huán)境及特點，對背光不良進(jìn)行魚骨圖分析，參見圖3。

圖3 背光不良魚骨圖

產(chǎn)生背光不良主要有以下幾個方面：

（1）拖缸板面積配比不合理，不能將藥水活性拖至穩(wěn)定范圍；（2）設(shè)備防護(hù)措施不足，導(dǎo)致藥水交叉污染；

（3）拖缸、生產(chǎn)過程空飛巴，影響藥水活性穩(wěn)定性。

3 初步原因分析

由于背光不良產(chǎn)生大都是在停線后重新拖缸開線過程，觀察拖缸過程發(fā)現(xiàn)，隨著拖缸過程的進(jìn)行，槽液反應(yīng)也越來越劇烈。

通過對停線后拖缸后第一掛生產(chǎn)板背光不良切片以及生產(chǎn)過程穩(wěn)定后背光合格切片分析可以發(fā)現(xiàn)，剛拖完缸后孔壁銅結(jié)晶很粗糙，而生產(chǎn)過程背光合格穩(wěn)定后孔銅結(jié)晶則較致密，具體圖片如下。

圖4 拖缸時銅槽藥水變化圖

圖5 背光切片電鏡分析圖

從切片可以看出拖缸后的背光不良切片孔壁銅結(jié)晶粗糙，結(jié)合力差，在受到熱應(yīng)力沖擊或機械沖擊時容易產(chǎn)生孔壁銅拉離或掉落，從而導(dǎo)致背光檢測不合格。而生產(chǎn)過程中的切片銅結(jié)晶較細(xì)密。且對拖缸后產(chǎn)生背光不良切片分析發(fā)現(xiàn)背光不良為大片的掉銅皮現(xiàn)象，與銅結(jié)晶粗結(jié)合力不牢有關(guān)（圖6）。

圖6

小結(jié)：（1）拖缸后孔壁大片掉銅皮現(xiàn)象的背光不良與孔壁銅結(jié)晶粗糙，結(jié)合力差，在受到熱應(yīng)力沖擊或機械沖擊時容易產(chǎn)生孔壁銅拉離或掉落，從而導(dǎo)致背光檢測不合格。（2）孔壁銅結(jié)晶粗糙與銅槽剛拖完缸，活性過強，銅沉積反應(yīng)過于劇烈，晶格雜亂有關(guān)，需要進(jìn)一步進(jìn)行實驗驗證。

4 試驗方案及過程

4.1 試驗方案

進(jìn)行兩組銅槽沉積速率跟進(jìn)試驗，一組不改變?nèi)魏紊a(chǎn)條件，跟進(jìn)從拖缸至正常生產(chǎn)板過程沉積速率和背光情況；另一組為根據(jù)第一組試驗結(jié)果調(diào)整拖缸板面積，并跟進(jìn)拖缸板至正常生產(chǎn)板過程沉積速率和背光情況。

4.2 試驗結(jié)果

第一組試驗結(jié)果如表1。

表1

第二組試驗結(jié)果見表2：由第一組試驗結(jié)果可知沉積速率在拖缸后降至0.3左右后背光穩(wěn)定，并從拖缸數(shù)據(jù)可知在第三掛拖缸板時已可將沉積速率提升至要求范圍內(nèi)。因此在第二組試驗對拖缸板面積進(jìn)行調(diào)整，使沉積速率穩(wěn)定至0.3左右（圖7）。

表2

圖7 試驗結(jié)果沉積速率變化趨勢圖

5 效果驗證

根據(jù)第二組試驗調(diào)整拖缸板面積后，跟進(jìn)生產(chǎn)11月至12月再無背光不良產(chǎn)生，確認(rèn)改善效果有效（圖8）。

圖8 背光不良次數(shù)趨勢圖

6 結(jié)論

通過試驗數(shù)據(jù)以及對切片的分析得出以下結(jié)論：

（1）造成拖缸后背光不良的主因是由于拖缸面積不當(dāng)，控制拖缸板面積和過程沉積速率為背光不良的主要改善方向。

（2）拖缸后背光切片顯示為大片、分布不均的透光，造成原因為拖缸后沉銅槽活性過強，銅沉積速率過快，銅結(jié)晶粗糙，導(dǎo)致與孔壁的結(jié)合力差，受到機械或熱沖擊出現(xiàn)孔壁銅脫落，背光判定不合格。

（3）改善停線后重新拖缸開線產(chǎn)生的背光不良需要先跟進(jìn)正常生產(chǎn)背光穩(wěn)定時沉積速率，合理配比拖缸板面積，使拖缸時前段沉積速率稍大于背光穩(wěn)定時沉積速率，后調(diào)整拖缸板面積將沉積速率逐步降至穩(wěn)定時沉積速率范圍，可有效改善停線后重新開線背光不良的產(chǎn)生。

鄭凡，工藝工程師。

The root cause analysis of PCB backlight defect

ZHEN Fan LI Si-zhou