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(shí)，需要PCB制造商制定嚴(yán)密的過程管控措施和出貨檢測方案應(yīng)對隨之而來的一系列潛在風(fēng)險(xiǎn)。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(dǎo)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(rèn)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(yīng)的預(yù)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(jì)CAF測試圖形，用于物料（如覆銅板，鉆刀等）認(rèn)可。

1.1.1 測試方法

（1）將試驗(yàn)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(diǎn)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(jì)二種，如圖1和圖2所示。

圖1 平行設(shè)計(jì)測試圖

圖2 交錯設(shè)計(jì)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(rèn)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(shí)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(diǎn)隨機(jī)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(diǎn)作追線分析，確認(rèn)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(rèn)為埋孔間CAF而導(dǎo)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(yàn)和原因分析

3.1 DOE試驗(yàn)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(jì)方案制作試板，并在四線測試后，各取樣20SET作DOE試驗(yàn)。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(yàn)方案和結(jié)果表

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

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

3.3 實(shí)驗(yàn)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(dǎo)致。因?yàn)?628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(jī)械加工沖擊下，埋孔間的7628半固化片出現(xiàn)微裂紋，進(jìn)而在CAF測試時(shí)，出現(xiàn)微短。

4 結(jié)論

對于帶埋孔的HDI板，預(yù)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(xì)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(shí)，建議不使用7628玻纖布和由7628玻纖布壓制的芯板。