PCB生產(chǎn)中ICD失效的影響機(jī)理及檢測(cè)研究

ICD 失效，即 Inner connection defects，又叫內(nèi)層互連缺陷。對(duì)于 PCB 生產(chǎn)廠家而言，ICD 問(wèn)題在電測(cè)工序較難有效攔截，往往是流到下游甚至是客戶端，在進(jìn)行 SMT 貼裝過(guò)程，PCB 板經(jīng)歷無(wú)鉛回流焊 IR、波峰焊接、以及一些手工焊或是返修等高溫制程的沖擊下，發(fā)生內(nèi)層互聯(lián)失效開(kāi)路，而此時(shí)的 PCB 板已進(jìn)行了組裝，因而會(huì)產(chǎn)生極大的品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。

下面簡(jiǎn)要從鉆孔質(zhì)量和除膠過(guò)程這兩個(gè)方面，闡述 ICD 失效的影響機(jī)理，對(duì)此類(lèi)問(wèn)題的檢測(cè)和分析經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行小結(jié)。

鉆孔質(zhì)量對(duì) ICD 的影響

以高頻高速材料的加工為例，高頻高速板材的基板具有低 Dk 、低 Df 的特性，其極性小，材料活性低，去除膠渣困難，從而進(jìn)一步加大了孔內(nèi)殘膠對(duì) PTH 電鍍的影響。部分高頻板材介質(zhì)層樹(shù)脂填料多，物理特性比較硬，對(duì)鉆刀的鉆嘴磨耗大，孔壁粗糙度大，以及鉆嘴摩擦高溫凝膠較多。因此，在孔壁粗糙度大、釘頭異常等情況可能導(dǎo)致除膠藥水循環(huán)不良，造成除膠效果不佳，未能完全將孔壁殘留膠渣去除干凈，導(dǎo)致內(nèi)層孔銅與孔壁連接處產(chǎn)生 ICD 失效。也有一部分板材的基材偏軟且軟化點(diǎn)低，鉆孔加工過(guò)程中產(chǎn)生的高溫易使鉆屑軟化、粘附成團(tuán)，造成入鉆排屑不暢而形成間歇性的擠出排屑，鉆屑易被擠壓粘附在孔壁上，極大的增加了后工序除膠處理難度，存在孔內(nèi)殘膠風(fēng)險(xiǎn)，最終可能會(huì)導(dǎo)致 ICD 問(wèn)題。

對(duì)于剛－撓結(jié)合印制板（FPC），柔性材料的絕緣介質(zhì)為聚酰亞胺（PI）等，這些材料的機(jī)械加工性能相對(duì)較差，加工過(guò)程中產(chǎn)生形變大，容易導(dǎo)致釘頭產(chǎn)生，也就在內(nèi)層互連的位置留下了應(yīng)力，因此，這種情況下鉆污殘留對(duì)孔銅和內(nèi)層銅層的互連可靠性的影響會(huì)更加突出，最終導(dǎo)致產(chǎn)品在受到焊接過(guò)程的高溫沖擊時(shí)，內(nèi)層互連處裂開(kāi)而出現(xiàn)開(kāi)路。

1、案例背景

除膠不凈對(duì) ICD 的影響

以普通環(huán)氧樹(shù)脂體系的 FR－4 板材為例，在化學(xué)除膠過(guò)程中，鉆孔后殘留在孔壁的高分子環(huán)氧樹(shù)脂膠所包含的 C－O、C－H 等化學(xué)鍵可被 KMnO4 氧化分解，生成對(duì)應(yīng)的二氧化碳和水等無(wú)機(jī)物，再經(jīng)水洗或除油后，可被完全清除干凈。當(dāng)出現(xiàn) KMnO4 濃度低于控制限范圍等異常情況時(shí)，孔內(nèi)壁的基銅層就可能會(huì)殘留樹(shù)脂膠，經(jīng)除膠、水洗、除油等流程后均無(wú)法有效除凈，電鍍時(shí)，在有膠的區(qū)域基銅層與電鍍銅結(jié)合力較差，經(jīng)熱應(yīng)力處理后，殘膠區(qū)域受到熱應(yīng)力的“拉扯”而出現(xiàn)微裂紋現(xiàn)象。

對(duì)于高頻材料而言，其介質(zhì)層與鉆刀的鉆嘴磨損更劇烈，鉆嘴摩擦高溫導(dǎo)致凝膠過(guò)多，因此，高頻板的除膠過(guò)程需更加注意，有些產(chǎn)品甚至采用“等離子除膠＋化學(xué)除膠”兩次除膠相結(jié)合的流程，來(lái)確保孔壁殘膠被完全清除，防止殘留的膠渣造成內(nèi)層銅環(huán)與電鍍孔銅之間結(jié)合不良，從而導(dǎo)致 ICD 失效。

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