01前言 线路边缘呈锯齿状，俗称线路锯齿状(以下称狗牙)，是指在印制电路板(PCB)的生产过程中，外层线路完成蚀刻后线路的两侧边缘不平直，存在严重的突出和凹进，呈现类似锯齿形的狗牙形状，严重时突出或凹进部分甚至会高于线宽的20%。 线路狗牙不仅影响PCB外观，同时还会带来功能性影响，比如会严重影响线路的阻抗控制，一般会列为严重缺陷类，客户不予接受。 产生线路狗牙的原因很多，也比较复杂，解决起来比较困难，往往在发现线路狗牙问题后，无法立即解决问题，只能仔细查找原因，经过综合排查方能彻底消除。 近期，我公司某款六层板在图形电镀工序不同时间段生产时，连续3个批次出现严重线路狗牙缺陷，线路阻抗测量值不稳定，导致该款产品批量报废，给生产品质、进度及成本造成严重影响。 我部特对此进行专项研究跟进，以期找出导致线路狗牙的主要因素，并尽快提出线路狗牙的改善方案(如图1)。
02 实验部分 1问题分析 产生线路狗牙的原因很多，也比较复杂，一般在发现线路狗牙问题后，无法立即解决问题，只能仔细查找原因，经过综合排查方能彻底消除。 电路板的外层线路制作通常采用“沉铜→全板电镀→图形转移→图形电镀→碱性蚀刻”的工艺，由于线路形成于图形转移、图形电镀和蚀刻三个工艺过程中，因此线路狗牙业必产生于此三个过程，以下是对三个工艺过程的分析。 蚀刻工艺包括退膜及蚀刻两个步骤，退膜时由于药水浓度低或走板速度过快、退膜液温度和压力等原因，干膜未能完全退净，导致有残膜聚集在线底或线边，蚀刻后会造成线路狗牙。 另一方面，如果图形电镀工序发生夹膜，镀层太厚将干膜边缘覆盖住，退膜时无法将干膜退去，蚀刻后也会造成线路狗牙。可见，蚀刻工艺中，线路狗牙一般产生于退膜工序。 图形电镀产生线路狗牙一般为渗镀造成，多为干膜与铜面结合处受到的药水攻击过大或干膜与铜面结合力不好造成的，干膜耐不住除油剂等药水攻击或干膜与铜面结合不够，镀层延伸到干膜下面，经蚀刻而导致线路狗牙。 图形转移工艺包括前处理、贴干膜、干膜曝光、显影，此工序造成线路狗牙的原因比较复杂。 一方面，前处理不当、贴膜压力过小、速度过快以及贴膜温度过低，会造成干膜与铜面的结合力不够，局部出现间隙，电镀时镀层延伸到间隙处经蚀刻而造成线路狗牙; 另一方面，曝光能量不足会使线路侧壁未完全交联化，显影时造成侧壁凹凸不平，经电镀、蚀刻产生线路狗牙; 再者，显影时显影不足或显影过度均会造成线路侧壁不平，从而造成线路狗牙。 此外，显影后残液未能及时冲走，造成局部二次显影，也会导致线路狗牙。 经AOI(自动光学检测)检测以及切片分析，我公司此次批量线路狗牙报废原因可排除蚀刻工序的蚀刻不净、电镀夹膜等因素，余下可能因素则来源于图形转移和图形电镀，具体可能原因则是线路前处理不当以及贴膜参数不当，导致干膜与铜面结合力不够;振动频率大、摇摆幅度大、药水腐蚀性强、药水温度高、电镀时间过长等导致干膜与铜面结合处受到的攻击过大。 2实验方案 为进一步确定导致线路狗牙的原因，以改善和解决线路狗牙问题，本文设计了如下实验方案。 1 实验目的 探究导致线路狗牙的最主要因素，优化外层线路制程。 2 实验流程 开料→内层图形→内层蚀刻→压合→钻孔→沉铜、板电→图形转移→图形电镀→蚀刻→AOI检测→分析 3 检测指标和分析方法 试板完成后，利用AOI分别按20%线宽和10%线宽进行狗牙检测。 4 实验方案确定 贴膜、电镀和蚀刻等工艺参数的选择与板厚有很大的关系，不同厚度板材同时生产，若工艺参数选择不当，可能导致厚板和薄板出现不同的品质问题，使影响因素变得更加复杂。 除了板材厚度的选择因素(A)除外，根据生产经验以及初步分析结果，本实验还选取了以下几种可能导致线路狗牙的因素，分别是外层前处理(B)、贴膜参数(C)和图形电镀参数(D)，并确定了表1所示实验因素水平表。
这是一个4因素2水平实验，利用已知的正交试验表，将A、B、C、D因素安排在1、2、3、4列，然后按照因素水平对应的关系对号入座，即可得到如下实验方案 03 结果与讨论 按照表2所示实验方案安排试板，试板完成后，利用AOI分别按20%线宽和10%线宽进行狗牙检测，统计线路狗牙报点区域数，即可得到如下实验结果。
1 AOI按20%线宽检测 AOI按照20%线宽检测狗牙的实验结果(见表3)。可以看到，试板1、试板2和试板5检测到了线路狗牙，而至于哪些因素是导致线路狗牙的主要因素，哪些是次要因素，则还需进一步的计算分析。 首先计算出每一因素每一水平下实验指标的加和Ki及平均值ki，其次计算出各列的极差，即实验指标随因素水平变化而改变的最大范围。 极差大的因素意味着其水平变化容易导致线路狗牙问题的产生，是主要因素，而极差值小的因素则是次要因素。表4是依据表3实验结果的分析表。
由表可知，极差为B>A=C>D，说明外层前处理是导致线路狗牙产生的主要因数，对于改善线路狗牙起着非常重要的作用;板厚和贴膜参数是并列次之因素，图形电镀参数则是此次实验的最不重要因素。 通过对实验指标加和Ki及平均值ki的比较，可得优水平为A2B2C2D2。因而可以判定，导致线路狗牙产生的主要因素是外层前处理方式，采用阻焊超粗化处理有利于改善线路狗牙问题. 2 AOI按10%线宽检测 AOI按照10%线宽检测狗牙的实验结果(见表5)，据实验结果进一步分析的结果(见表6)。如表5和表6，试板1、2、3、5检测到了线路狗牙，而进一步计算出来的极差为B>D>A>C，说明外层前处理是导致线路狗牙产生的主要因数，对于改善线路狗牙起着非常重要的作用。 图形电镀参数是次之因素，板厚是再次之因素，贴膜参数是最不重要因素。 此外，通过对实验指标加和Ki及平均值ki的比较，可得优水平为A2B2C2D2。因而可以判定，导致线路狗牙产生的主要因素是外层前处理方式，采用阻焊超粗化处理有利于改善线路狗牙问题
3结果验证 由以上试板结果可知，AOI按10%线宽和20%线宽检测狗牙实验分析均显示外层前处理是主要因素，次要因素有所不同，但得到的优水平参数则一致，均为A2B2C2D2，即采用1.2mm板厚、外层前处理采用阻焊超粗化、贴膜参数采用特殊参数(6kg，2m/min，120℃)、图形电镀参数采用短时间高电流(1.6A/dm2，50min)有利于改善线路狗牙问题。 由于板厚为根据客户需要设计，不能随意更改，因此着重调整和验证B、C、D参数的改善效果。为验证实验得出改善方法的准确性，采用优水平参数进行了为期7天的跟进生产。 结果显示，AOI按20%线宽的线路狗牙检测率为0。AOI按10%线宽的线路狗牙检测率为3.3%，狗牙现象得到明显改善，证明外层前处理采用阻焊超粗化、贴膜参数采用特殊参数(6kg，2m/min,120℃)、图形电镀参数采用短时间高电流(1.6A/dm2，50min)有利于改善线路狗牙问题，与试板结论一致。 04结论 (1)外层前处理方式是导致此次线路狗牙的主要因素。 (2)外层前处理采用阻焊超粗化，贴膜适当增大压力、延长贴膜时间、升高贴膜温度(6kg，2m/min，120℃)，图形电镀参数采用短时间高电流参数(1.6A/dm2，50min)，有利于改善铜面与干膜的结合力，减少电镀药水对干膜的攻击，从而降低线路狗牙缺陷。 (3)正交试验法可科学有效分析线路板生产中的异常问题，优化生产工艺。 |
