尋瑞平 羅家偉 戴 勇 張華勇 黃 力

（江門崇達電路技術(shù)有限公司，廣東省智能工控印制電路板工程技術(shù)研究中心，廣東 江門 529000）

0 前言

線路邊緣呈鋸齒狀，俗稱線路鋸齒狀（以下稱狗牙），是指在印制電路板（PCB）的生產(chǎn)過程中，外層線路完成蝕刻后線路的兩側(cè)邊緣不平直，存在嚴重的突出和凹進，呈現(xiàn)類似鋸齒形的狗牙形狀，嚴重時突出或凹進部分甚至?xí)哂诰€寬的20%。線路狗牙不僅影響PCB外觀，同時還會帶來功能性影響，比如會嚴重影響線路的阻抗控制，一般會列為嚴重缺陷類，客戶不予接受[1]-[3]。產(chǎn)生線路狗牙的原因很多，也比較復(fù)雜，解決起來比較困難，往往在發(fā)現(xiàn)線路狗牙問題后，無法立即解決問題，只能仔細查找原因，經(jīng)過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間段生產(chǎn)時，連續(xù)3個批次出現(xiàn)嚴重線路狗牙缺陷，線路阻抗測量值不穩(wěn)定，導(dǎo)致該款產(chǎn)品批量報廢，給生產(chǎn)品質(zhì)、進度及成本造成嚴重影響。我部特對此進行專項研究跟進，以期找出導(dǎo)致線路狗牙的主要因素，并盡快提出線路狗牙的改善方案（如圖1）。

1 實驗部分

1.1 問題分析

圖1 典型線路狗牙缺陷圖

產(chǎn)生線路狗牙的原因很多，也比較復(fù)雜，一般在發(fā)現(xiàn)線路狗牙問題后，無法立即解決問題，只能仔細查找原因，經(jīng)過綜合排查方能徹底消除。電路板的外層線路制作通常采用“沉銅→全板電鍍→圖形轉(zhuǎn)移→圖形電鍍→堿性蝕刻”的工藝，由于線路形成于圖形轉(zhuǎn)移、圖形電鍍和蝕刻三個工藝過程中，因此線路狗牙業(yè)必產(chǎn)生于此三個過程，以下是對三個工藝過程的分析[1]。

蝕刻工藝包括退膜及蝕刻兩個步驟，退膜時由于藥水濃度低或走板速度過快、退膜液溫度和壓力等原因，干膜未能完全退凈，導(dǎo)致有殘膜聚集在線底或線邊，蝕刻后會造成線路狗牙。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，退膜時無法將干膜退去，蝕刻后也會造成線路狗牙。可見，蝕刻工藝中，線路狗牙一般產(chǎn)生于退膜工序。

圖形電鍍產(chǎn)生線路狗牙一般為滲鍍造成，多為干膜與銅面結(jié)合處受到的藥水攻擊過大或干膜與銅面結(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，鍍層延伸到干膜下面，經(jīng)蝕刻而導(dǎo)致線路狗牙。

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)、貼膜壓力過小、速度過快以及貼膜溫度過低，會造成干膜與銅面的結(jié)合力不夠，局部出現(xiàn)間隙，電鍍時鍍層延伸到間隙處經(jīng)蝕刻而造成線路狗牙；另一方面，曝光能量不足會使線路側(cè)壁未完全交聯(lián)化，顯影時造成側(cè)壁凹凸不平，經(jīng)電鍍、蝕刻產(chǎn)生線路狗牙；再者，顯影時顯影不足或顯影過度均會造成線路側(cè)壁不平，從而造成線路狗牙。此外，顯影后殘液未能及時沖走，造成局部二次顯影，也會導(dǎo)致線路狗牙。

經(jīng)AOI（自動光學(xué)檢測）檢測以及切片分析，我公司此次批量線路狗牙報廢原因可排除蝕刻工序的蝕刻不凈、電鍍夾膜等因素，余下可能因素則來源于圖形轉(zhuǎn)移和圖形電鍍，具體可能原因則是線路前處理不當(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；振動頻率大、搖擺幅度大、藥水腐蝕性強、藥水溫度高、電鍍時間過長等導(dǎo)致干膜與銅面結(jié)合處受到的攻擊過大。

1.2 實驗方案

為進一步確定導(dǎo)致線路狗牙的原因，以改善和解決線路狗牙問題，本文設(shè)計了如下實驗方案。

1.2.1 實驗?zāi)康?/p>

探究導(dǎo)致線路狗牙的最主要因素，優(yōu)化外層線路制程。

1.2.2 實驗流程

開料→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→分析

1.2.3 檢測指標和分析方法

試板完成后，利用AOI分別按20%線寬和10%線寬進行狗牙檢測。

1.2.4 實驗方案確定

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)驗以及初步分析結(jié)果，本實驗還選取了以下幾種可能導(dǎo)致線路狗牙的因素，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所示實驗因素水平表。

這是一個4因素2水平實驗，利用已知的正交試驗表，將A、B、C、D因素安排在1、2、3、4列，然后按照因素水平對應(yīng)的關(guān)系對號入座，即可得到如下實驗方案。

表1 實驗因素水平表

表2 實驗方案

2 結(jié)果與討論

按照表2所示實驗方案安排試板，試板完成后，利用AOI分別按20%線寬和10%線寬進行狗牙檢測，統(tǒng)計線路狗牙報點區(qū)域數(shù)，即可得到如下實驗結(jié)果。

2.1 AOI按20%線寬檢測

AOI按照20%線寬檢測狗牙的實驗結(jié)果（見表3）?？梢钥吹剑嚢?、試板2和試板5檢測到了線路狗牙，而至于哪些因素是導(dǎo)致線路狗牙的主要因素，哪些是次要因素，則還需進一步的計算分析。首先計算出每一因素每一水平下實驗指標的加和Ki及平均值ki，其次計算出各列的極差，即實驗指標隨因素水平變化而改變的最大范圍。極差大的因素意味著其水平變化容易導(dǎo)致線路狗牙問題的產(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實驗結(jié)果的分析表。由表可知，極差為B＞A=C＞D，說明外層前處理是導(dǎo)致線路狗牙產(chǎn)生的主要因數(shù)，對于改善線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)則是此次實驗的最不重要因素。通過對實驗指標加和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路狗牙問題。

表3 AOI按20%線寬檢測狗牙實驗結(jié)果

表4 AOI按20%線寬檢測狗牙實驗結(jié)果分析表

2.2 AOI按10%線寬檢測

AOI按照10%線寬檢測狗牙的實驗結(jié)果（見表5），據(jù)實驗結(jié)果進一步分析的結(jié)果（見表6）。如表5和表6，試板1、2、3、5檢測到了線路狗牙，而進一步計算出來的極差為B＞D＞A＞C，說明外層前處理是導(dǎo)致線路狗牙產(chǎn)生的主要因數(shù)，對于改善線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，通過對實驗指標加和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路狗牙問題。

表5 AOI按10%線寬檢測狗牙實驗結(jié)果

表6 AOI按10%線寬檢測狗牙實驗結(jié)果分析表

2.3 結(jié)果驗證

由以上試板結(jié)果可知，AOI按10%線寬和20%線寬檢測狗牙實驗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1.2 mm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)（6 kg，2 m/min，120℃）、圖形電鍍參數(shù)采用短時間高電流（1.6 A/dm2，50 min）有利于改善線路狗牙問題。由于板厚為根據(jù)客戶需要設(shè)計，不能隨意更改，因此著重調(diào)整和驗證B、C、D參數(shù)的改善效果。為驗證實驗得出改善方法的準確性，采用優(yōu)水平參數(shù)進行了為期7天的跟進生產(chǎn)。結(jié)果顯示，AOI按20%線寬的線路狗牙檢測率為0。AOI按10%線寬的線路狗牙檢測率為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)（6 kg，2 m/min,120℃）、圖形電鍍參數(shù)采用短時間高電流（1.6 A/dm2，50 min）有利于改善線路狗牙問題，與試板結(jié)論一致。

3 結(jié)論

（1）外層前處理方式是導(dǎo)致此次線路狗牙的主要因素。

（2）外層前處理采用阻焊超粗化，貼膜適當(dāng)增大壓力、延長貼膜時間、升高貼膜溫度（6 kg，2 m/min，120℃），圖形電鍍參數(shù)采用短時間高電流參數(shù)（1.6 A/dm2，50 min），有利于改善銅面與干膜的結(jié)合力，減少電鍍藥水對干膜的攻擊，從而降低線路狗牙缺陷。

（3）正交試驗法可科學(xué)有效分析線路板生產(chǎn)中的異常問題，優(yōu)化生產(chǎn)工藝。