LDI造成的孔无铜分析与改善

许校彬 樊 佳

（特创电子科技股份有限公司，广东 惠州 516369）

0 前言

印制电路板（PCB）产业在全球电子产品制造供应链中占据重要的地位。PCB几乎是所有电子系统核心的部件之一，可作为不同器件（如集成线路、电阻、电容、电感等）的载体，故被称为“电子产品之母”。随着通讯电子设备向轻薄化、多功能化、便携化发展，PCB的集成化程度也越来越高，PCB板面布线越来越密，通孔的孔径越来越小、厚径比越来越大，即厚径比越来越高，这不仅对钻孔工艺和设备提出了更高的要求，也对与导通相关的其他工艺如沉铜、线路、电镀等亦提出了更高的要求。倘若金属化孔出现了局部破洞、环状孔破、孔壁分离、整孔无铜等现象时，导致电路板存在严重的功能性故障造成报废，给企业造成巨大的损失。

1 原因分析

我公司近期出现批量性孔无铜报废，经过大量切片研磨分析，此次孔无铜缺陷如图1所示，主要体现如下。

图1 孔口环状无铜缺陷

（1）存在于孔环位置及孔内近孔口的位置；

（2）孔破主要呈现为环状，且具有规律的区域性；

（3）主要集中在某一面；

（4）明显的干膜阻镀，确认是干膜入孔缺陷导致孔无铜；

（5）0.4 mm的孔出现无铜，平行位置的1.2 mm的孔同样存在无铜现象。

根据所有的信息收集，我们可以分析出，该项无铜主要是由于图形转移中的干膜阻镀，造成的孔环无铜。通过生产型号我们查出所用设备为激光直接成像（LDI：Laser Direct Imaging），因此排除了底片原因所导致的漏光问题。为此我们进行下一步具体原因查找及实验证明。

为此我们进行下一步具体原因查找及实验证明。采用鱼骨图方法，从人、机、料、法、环五个方面，将LDI生产可能会造成干膜阻镀的问题分析出来，将孔无铜的原因全部列出，具体如图2所示。

图2 孔无铜鱼骨图分析

2 实验部分

经过初步信息收集和鱼骨图分析，造成此次孔无铜的主要原因可能有干膜质量差、压膜时长过久、曝光不良及无尘室温湿度超标等原因。为此，我们通过整体的分析做相关测试来验证，测试结果如图3所示。

图3 试验测试结果

在前处理最差的条件下（速度3.5 m/min，不开强风吹），干膜压膜后停放时间超过32 h以上，才会有干膜盖孔的问题，根据对生产板的滞留时间和孔径比分析，可排除由于孔内残留水汽导致批量性不良干膜盖孔问题。

经测试发现LDI重复曝光两次以上，无论用30 mJ还是40 mJ都会出现严重的漏曝光问题，从干膜上就可以看出来，且主要集中于激光头的其中两个区域，最终，排查发现镜头存在一定的雾化液体干掉的痕迹。此次实验充分证明，激光头镜头如果存在水迹或水雾现象，镜头存在光的折射，最终会造成不良孔环的干膜颜色相较于正常干膜颜色更浅，曝光不良是从曝光区域向非曝光区域延伸，与正常干膜颜色相同，往往呈锯齿状。此种现象主要由于LDI镜头水迹或水雾导致的弱曝光，最终形成孔口环状无铜或孔环缺损的现象（LDI镜头存在水迹或水雾时，造成干膜处部分位置没有曝光，最终形成无铜，示意图如图4所示）。

图4 LDI镜头水迹导致的环状孔破示意图

查看机台监控记录发现，无尘室温度基本处于正常，而湿度最高值在60%～61%（如图5所示）。

图5 机台监控的温湿度数据

当湿度过高时，不难发现LDI激光头镜头极易出现雾化后留下水迹，但经过分析发现，这种雾化亦可能在小段时间内消失。若使用LDI生产时，没有太注重镜头管理，极难发现品质异常是由于镜头雾化（如图6所示）而导致的，也很难引起重视。

图6 镜头雾化后生产的水迹

3 改善措施

LDI出现漏曝光现象时，除了设备供应商持续调整相关设置，内部需要关注镜头出现雾化或水迹的问题，及时要求设备商进行镜头清洁保养，设备商也应该定期检查设备镜头是否存在雾化或者水迹。另外，LDI设备设置还可以通过设置环境温湿度超限报警，提醒生产人员针对出现的情形对设备进行热机或停机处理后再继续生产，避免异常发生。

为避免气管内的液体带到板内或设备镜头上，对LDI前端增加一台干燥机，通过改造后观察发现，气管多天均未出现相关液体，将气管水汽或液体影响镜头的问题彻底解决。

4 结论

电子产品升级和技术的不断发展，电路板所需的线路越来越细，而LDI凭借着减少使用底片降低生产成本及高精度对位的优点，逐渐在电路板行业得到广泛运用。LDI在技术上主要分为两种，一种是单激光束转镜扫描成像技术，另一种为DMD投影芯片多光束扫描成像技术。目前，国内使用的LDI主要还是运用DMD投影芯片多光束扫描成像技术为主，经过分析发现，当温湿度发生异常超出管控值产生镜头存在雾化或水迹问题，会影响成像质量和DMD中心精度，最终形成孔环缺损或环状孔无铜现象，但通过有效的管理和设备改造，可以很好地控制该类不良的发生率。