用粗紗玻纖布覆銅板生產(chǎn)小埋孔HDI板引起CAF的探討

張俊杰 羅海春

（江西紅板科技股份有限公司，江西 吉安 343100）

隨著PCB 向“輕、薄、短、小”和多功能化發(fā)展，線寬/線距和孔壁間距也越來越小，不同網(wǎng)絡(luò)絕緣間距也隨之越來越小，在制作難度提升的同時，需要PCB制造商制定嚴密的過程管控措施和出貨檢測方案應對隨之而來的一系列潛在風險。對于在高溫高濕環(huán)境下使用的產(chǎn)品，客戶會特別關(guān)注陽極導電絲（CAF，Conductive Anodic Filament）問題，以確保終端產(chǎn)品的可靠性滿足使用要求。

我公司一款6層埋孔HDI（高密度互聯(lián)）板，在出貨前做測試過程中發(fā)現(xiàn)CAF問題，分析確認為埋孔間距過小和芯板使用粗玻纖布疊加因素所致，據(jù)此而制定相應的預防措施，保證了后續(xù)產(chǎn)品不再出現(xiàn)類似CAF問題。

1 CAF測試條件

我公司CAF測試按IPC—TM—650 2.6.25要求執(zhí)行，共有測試圖形和成品板二類測試。

1.1 專用CAF測試圖形

設(shè)計CAF測試圖形，用于物料（如覆銅板，鉆刀等）認可。

1.1.1 測試方法

（1）將試驗板放置于溫度為（85±2）℃，濕度為（88.5±3.5）%RH（相對濕度）的測試箱內(nèi),不接偏壓靜置96 h（4天），然后測試絕緣電阻值R1；

（2）給各測試點接上電壓為（50±10）V的直流電做偏壓，測試電壓（100±2）VDC，靜置240 h（10天），在線測試電阻值R2。

1.1.2 測試圖形

孔位平行及交錯設(shè)計二種，如圖1和圖2所示。

圖1 平行設(shè)計測試圖

圖2 交錯設(shè)計測試圖

1.1.3 測試判據(jù)

（1）在線測試R2低于≤108 Ω關(guān)斷閾值；

（2）在線測試R2出現(xiàn)低于閾值1.05×108Ω三次或連續(xù)10 min以上。

1.1.4 測試設(shè)備

高溫高濕箱和在線阻值監(jiān)控系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3 測試設(shè)備圖

1.2 按廠內(nèi)或客戶要求，對成品PCB做CAF測試

分別依據(jù)工程資料、對孔壁間距、線間距、連接盤間距、層間距最小的網(wǎng)絡(luò)，按上述測試方法和測試要求做測試。

2 CAF測試失效分析過程

我司一款六層埋孔HDI模塊板，四線電測試合格后，出貨前做CAF測試，在線阻值監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)個別單元板阻值≤108 MΩ，分析確認為埋孔間出現(xiàn)CAF問題。

此板每SET有16 PCS（如圖4所示），任取20 SET四線測試合格板作CAF測試，發(fā)現(xiàn)隨著測試時間的延長，先后有4 SET中有7 PCS出現(xiàn)阻值降低，在線阻值監(jiān)控系統(tǒng)提示“測試失效”，失效點隨機分布。

圖4 HDI模塊板圖

此板疊層結(jié)構(gòu)為1+4+1，結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示，生產(chǎn)流程如圖5所示。

圖5 6層HDI板結(jié)構(gòu)圖

對失效點作追線分析，確認為L2/L5埋孔層不同網(wǎng)絡(luò)的2個鄰近孔出現(xiàn)微短。

PCB的生產(chǎn)流程會很大程度上影響到小孔間微短，故首先做垂直切片分析孔粗和燈芯，如圖6和圖7所示。

圖6 生產(chǎn)流程圖

圖7 切片分析孔粗和燈芯圖

（1）金相顯微鏡明場檢查孔粗，孔粗符合要求（孔粗≤25.4 μm為合格）；

（2）金相顯微鏡暗場檢查燈芯，燈芯符合要求（燈芯≤50.8 μm為合格）。

排查鉆孔生產(chǎn)情況，符合要求，具體情況見表1所示。對微短埋孔作水平切片分析，觀察到埋孔層芯板兩埋孔間有連線滲銅[見圖8（a）所示]。對發(fā)現(xiàn)有滲銅的樣品作垂直切片[見圖8（b）所示]，在金相顯微鏡下可觀察到滲銅沿著7628玻纖布從孔壁的一段延伸到相鄰孔壁的一段。據(jù)此確認為埋孔間CAF而導致的微短。

圖8 有微短埋孔切片圖

表1 鉆孔生產(chǎn)情況表

3 DOE試驗和原因分析

3.1 DOE試驗方案

以此板的疊層結(jié)構(gòu)和圖形，用不同板料，不同鉆刀，調(diào)整后的埋孔孔壁間距，按表2設(shè)計方案制作試板，并在四線測試后，各取樣20SET作DOE試驗。備注：板材1：高Tg無鹵，0.51 mm 18/18 μm 由2×7628+2116 PP壓制；板材2：高Tg無鹵，0.51 mm 18/18 μm由5×2116 PP壓制；孔壁1：最小相鄰埋孔間距0.274 mm；孔壁2：最小相鄰埋孔間距0.300 mm；孔壁3：最小相鄰埋孔間距0.325 mm。

表2 試驗方案和結(jié)果表

3.2 實驗結(jié)果

按上述的測試方法和測試條件，對DOE試驗板作CAF測試（測試過程同上），試驗1、2、3、4都有個別單元板發(fā)現(xiàn)CAF不良，試驗5、6、7、8未偵測到CAF問題。

3.3 實驗結(jié)論

此次CAF問題，是由使用7628粗紗的芯板和埋孔過近的綜合因素所導致。因為7628半固化片玻布較粗，浸膠效果差，且埋孔孔壁過近，在鉆孔的機械加工沖擊下，埋孔間的7628半固化片出現(xiàn)微裂紋，進而在CAF測試時，出現(xiàn)微短。

4 結(jié)論

對于帶埋孔的HDI板，預防CAF問題，除需注意生產(chǎn)過程管控（如孔粗、燈芯、離子污染）和生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控（如溫濕度）外，還要根據(jù)工廠自身的加工能力，識別出不同芯板厚度和埋孔孔壁的具體關(guān)系，完善公司制程能力表?？傮w來說，芯板越薄，可加工的孔壁間距越小，其次需要規(guī)范芯板玻纖布的使用。綜合成本考慮的情況下，玻纖布越細越好，盡可能使用2116及以下的PP，埋孔孔壁間距接近加工能力時，建議不使用7628玻纖布和由7628玻纖布壓制的芯板。