不同除胶方式对ICD改善的影响

2023-03-20李会霞夏国伟张志州张兴望

印制电路信息 2023年2期

关键词：胶量内层等离子体

李会霞夏国伟张志州张兴望

（胜宏科技（惠州）股份有限公司，广东惠州 516211）

0 引言

内层互连缺陷（inner connection defects，ICD）是指多层板内层焊盘与孔内镀层之间存在分离的情况，如图1所示。ICD严重威胁多层板层间连接的可靠性，其不安全隐患会极大影响品质。

图1 内层互连缺陷形态

本文通过对印制电路板（printed circuit board，PCB）中ICD 原因展开分析，针对其主要源头残胶的去胶（去钻污）方法展开研究，制定改善对策。

1 ICD原因分析

PCB 出现ICD 不良，通过能谱仪（energy dispersive spectrometer，EDS）元素分析找到相关特征元素物质，判定排查。对ICD 处和树脂处展开EDS元素分析，见表1。

由表1可知，ICD 处有Br 和Si 无素，说明ICD 处有树脂残存。残存树脂（残胶）来自多层板钻孔，是基板树脂粘附在孔壁后形成的钻污，改善钻孔参数都会留下不同程度残胶物，只能在后制程完成除胶作业。

表1 ICD处与树脂处的EDS分析

2 除胶方法比较

多层板孔金属化工艺过程必须包含除胶渣（去钻污），目前常规方法有化学除胶渣和等离子体除胶渣。

2.1 化学除胶方法

多层板去除孔内残胶至化学沉铜的工艺流程为：上板-溶胀-高锰酸钾-中和-玻璃蚀刻-清洁调整-整孔-沉铜。

溶胀是使用膨松剂使树脂中长碳键断裂，树脂疏松利于后续碱性高锰酸钾的强氧化性对树脂氧化，使内层焊盘上的钻污裸露出来便于去除；中和是孔壁去除钻污反应后，残余锰的溶解性高价化合物发生中和反应，形成溶解性最好的二价锰，将其清洗干净。溶胀、高锰酸钾去钻污和中和均为化学反应，其效果都受反应时间、温度和浓度影响。去除孔壁残胶的干净程度直接关系后续出现ICD的概率。

2.2 等离子体除胶方法

PCB 材料经过改良和创新，高频高速等高分子材料应运而生。传统的化学除胶法除胶力不足，极易产生除胶不净，因此出现了新的等离子体（plasma）除胶。等离子体除胶是利用射频激发的离子和自由基，与胶渣反应生成具有挥发性的碳氢化合物，由抽真空系统抽离，达到孔内除胶效果。

当蚀刻气体进入反应腔后，在一定温度和压力的环境下，经高频电极作用，激发成等离子体状态，与PCB 基材反应，生成各种易挥发气态物质并进行清洗。等离子体除胶的主要影响因素为气体（常用O2/CF4体系）腔体压力、流速、温度和除胶时间，分为升温、除胶和降温3个阶段。

2.3 等离子体除胶均匀性测试

将测试板放入等离子体设备，如图2所示。依据实际水平设置除胶线生产参数和等离子除胶设备参数，正常生产测量除胶速率，见表2。在表2中，样本均使用标准片（A 材料，尺寸100 mm×100 mm），除胶量要求为0.1～0.3 mg/cm2，测试结果均在要求范围内。如孔内需要制作成正凹蚀，可调整咬噬时间及除玻纤制程。

表2 等离子体除胶速率测试

图2 等离子体测试

除胶时间与除胶数量成正比，即随着除胶时间推移，除胶量不断增加。除胶量应适中，确保产品无ICD即可，如图3所示。

图3 等离子除胶效果

3 等离子体和化学除胶对ICD影响

目前在PCB 生产中，对于化学除胶能力不足的情况，孔内除胶主要依靠等离子体除胶。针对厚径比为16∶1 的高厚径比订单，等离子体难以进入厚板中心，导致孔中心除胶不足。因此采用2次除胶作业，即水平线化学除胶加等离子体除胶方式，以达到更好的除胶效果。对除胶进行模拟验证试验（design of experiment，DOE），确定最佳生产制作条件。按正常烤板、通孔直插式元件（plating through hole，PTH）和板电流程操作，结果见表3。