一种PCB背光不良成因机理分析

郑 凡 李思周（广州杰赛科技股份有限公司，广东 广州 510730）

一种PCB背光不良成因机理分析

郑 凡 李思周
（广州杰赛科技股份有限公司，广东 广州 510730）

1 背景

沉铜背光不良问题一直存在，尤其在停线后重新拖缸开线后背光极不稳定，发生背光不良可能性也极大，最近由于生产板量的减少，停线后重新拖缸开线次数增多，背光不良产生频率有变严重趋势，严重影响生产板的可靠性，急需进行改善。现需要根据可能造成背光不良的原因找出贡献度最大的影响因素；确定改善背光不良问题的方向并改善之。

图1 背光不良趋势图

2 影响因素层别

2.1 不良现象描述

经过前段时间收集到的拖缸后的背光不良切片，进行统计对比分析发现有如下特征：

（1）产生背光不良的切片透光区域分布较零散，产生区域不固定，不具有均一分布性。

（2）背光不良产生区域面积较大，连片，无星点分布性。

（3）背光不良产生时机大都为停线后重新拖缸开线时。

图2 几种典型背光不良表观图

2.2 背光不良产生时机比例

根据数据统计得出初步背光不良产生时机比例分布如下：

表1 不良比例分布

通过初步对背光不良数据分析，初步将研究重点放在停线后重新拖缸的影响因数上。

2.3 背光不良的鱼骨图分析

根据我司生产制程的环境及特点，对背光不良进行鱼骨图分析，参见图3。

图3 背光不良鱼骨图

产生背光不良主要有以下几个方面：

（1）拖缸板面积配比不合理，不能将药水活性拖至稳定范围；（2）设备防护措施不足，导致药水交叉污染；

（3）拖缸、生产过程空飞巴，影响药水活性稳定性。

3 初步原因分析

由于背光不良产生大都是在停线后重新拖缸开线过程，观察拖缸过程发现，随着拖缸过程的进行，槽液反应也越来越剧烈。

通过对停线后拖缸后第一挂生产板背光不良切片以及生产过程稳定后背光合格切片分析可以发现，刚拖完缸后孔壁铜结晶很粗糙，而生产过程背光合格稳定后孔铜结晶则较致密，具体图片如下。

图4 拖缸时铜槽药水变化图

图5 背光切片电镜分析图

从切片可以看出拖缸后的背光不良切片孔壁铜结晶粗糙，结合力差，在受到热应力冲击或机械冲击时容易产生孔壁铜拉离或掉落，从而导致背光检测不合格。而生产过程中的切片铜结晶较细密。且对拖缸后产生背光不良切片分析发现背光不良为大片的掉铜皮现象，与铜结晶粗结合力不牢有关（图6）。

图6

小结：（1）拖缸后孔壁大片掉铜皮现象的背光不良与孔壁铜结晶粗糙，结合力差，在受到热应力冲击或机械冲击时容易产生孔壁铜拉离或掉落，从而导致背光检测不合格。（2）孔壁铜结晶粗糙与铜槽刚拖完缸，活性过强，铜沉积反应过于剧烈，晶格杂乱有关，需要进一步进行实验验证。

4 试验方案及过程

4.1 试验方案

进行两组铜槽沉积速率跟进试验，一组不改变任何生产条件，跟进从拖缸至正常生产板过程沉积速率和背光情况；另一组为根据第一组试验结果调整拖缸板面积，并跟进拖缸板至正常生产板过程沉积速率和背光情况。

4.2 试验结果

第一组试验结果如表1。

表1

第二组试验结果见表2：由第一组试验结果可知沉积速率在拖缸后降至0.3左右后背光稳定，并从拖缸数据可知在第三挂拖缸板时已可将沉积速率提升至要求范围内。因此在第二组试验对拖缸板面积进行调整，使沉积速率稳定至0.3左右（图7）。

表2

图7 试验结果沉积速率变化趋势图

5 效果验证

根据第二组试验调整拖缸板面积后，跟进生产11月至12月再无背光不良产生，确认改善效果有效（图8）。

图8 背光不良次数趋势图

6 结论

通过试验数据以及对切片的分析得出以下结论：

（1）造成拖缸后背光不良的主因是由于拖缸面积不当，控制拖缸板面积和过程沉积速率为背光不良的主要改善方向。

（2）拖缸后背光切片显示为大片、分布不均的透光，造成原因为拖缸后沉铜槽活性过强，铜沉积速率过快，铜结晶粗糙，导致与孔壁的结合力差，受到机械或热冲击出现孔壁铜脱落，背光判定不合格。

（3）改善停线后重新拖缸开线产生的背光不良需要先跟进正常生产背光稳定时沉积速率，合理配比拖缸板面积，使拖缸时前段沉积速率稍大于背光稳定时沉积速率，后调整拖缸板面积将沉积速率逐步降至稳定时沉积速率范围，可有效改善停线后重新开线背光不良的产生。

郑凡，工艺工程师。

The root cause analysis of PCB backlight defect

ZHEN Fan LI Si-zhou