浅谈孔破成因及解决之道

杨耀果;张晃初;李飞宏;赵启祥

【摘要】This article mainly analyzes the causes and forms of hole broken from laminate and the processes of drilling, plating, dry film, surface treatment (immersion Ni/Au, immersion Ag, OSP, H.A.L).at the same time, provide the method of solution.%主要从基材及钻孔，电镀，干膜，表面处理（沉镍金，沉银，OSP，热风整平）等工序分析孔破产生的原因及型态并给出对应的解决方法。

【期刊名称】《印制电路信息》

【年(卷),期】2012(000)012

【总页数】9页(P33-40,56)

【关键词】孔金属化;高密度互连（板）;热膨胀系数;热风焊料整平

【作者】杨耀果;张晃初;李飞宏;赵启祥

【作者单位】胜宏科技（惠州）股份有限公司,广东惠州516211;胜宏科技（惠州）股份有限公司,广东惠州516211;胜宏科技（惠州）股份有限公司,广东惠州516211;胜宏科技（惠州）股份有限公司,广东惠州516211成人保健药品

【正文语种】中文

【中图分类】TN41

食用油抗氧化剂PCB行业中，孔破一直以来是困扰业界的一个难题，如何解决这一难题，到目前还没有一个完善的解决方案，因该缺点涉及流程长，影响面宽广，产生因素多，属于制程与管理两方面相结合，加上该缺点属信赖性缺点，从外观目视无法做识别，需借助传统电性测试做关卡，但电性测试并不能对该缺点100%侦测到，故流失至客户端风险巨大，导致客户上件后产生报废，提高生产成本，故该缺点并不能完全依赖测试卡关，需从源头着手改善，现孔破问题亦成为目前业界所面临的一大棘手难题，本文即从孔破的各种形态分析其成因并尝试探索解决方法，与大家共享，并为业界同行参考。

1 孔被定义及影响程度

（1）孔破指的是在孔壁金属化过程中或完工后，其原本应完好覆盖孔壁的孔铜出现了局部破洞、环状孔破，孔壁裂缝、整孔无铜的现象而称之。

（2）孔破所造成的影响，轻者于电性测试时经侦测出来而报废，造成工厂成本的浪费，严重者则流失到客户端产生PCBA报废。孔破为什么会跳过开/短路测试的关卡而流出？一般而言PCB工序中的孔破，并非真正的孔断开而形成完全开路状态，而是藕断丝连的疑似孔破，测试时无法有效侦测出来而判为PASS，并当作良品而出至客户端，而当客户贴完零件经过两次回焊高温冲击（熔焊温度约220 ℃）则疑似孔破的孔其孔铜最薄弱的地方就彻底断开了，断开之板即可被客户端功能测试侦测出来，此时线路板便呈现出真正的孔破。

2 孔破产生原因分析

2.1 基材造成的孔破核桃壳滤料

2.1.1 与CTE有关的孔破

随着无铅时代的到来，基材本身之耐热性也需随之提高，故选择合适的基材方可避免先天之不良。早期的PCB板材绝大多数是普通Tg的FR-4材料，与有铅焊锡组装搭配尚可应付，

而应对现在的无铅焊接，普通Tg的FR-4材料已有些力不从心了。随着科技的进步与无铅焊接的要求，中Tg，高Tg，无卤素等基材也应运而生，而CTE值的匹配性更不可忽视。因不同的板材其热膨胀系数（CTE）会有所不同，而基材的CTE又大于铜（一般而言，基材:铜=12:1），一旦两种材料CTE值相差过大，在高温的条件下就可能发生孔铜拉裂（Crack），即孔破现象。如图1、图2所示，是因CTE因素造成的孔破。

2.1.2 基材特殊化性导致的孔破

特殊的基材（如陶瓷板），因化学性质迟钝造成孔壁极难活化。图3、图4孔破所用为陶瓷板，使用传统的化学铜制程做沉铜，经过多达三次化学铜后孔壁依然没有沉积上铜，孔破发生的概率相对普通基材要高出很多。故特殊的基材需考虑到孔壁粗化的程度是否足够，或使用特殊流程方能进行化学铜制程。

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图3 三次PTH图

图4 两次PTH图

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2.2 钻孔造成的孔破

2.2.1 孔塞型孔破

图5、图6为钻孔产生的粉屑，可能是钻机吸尘力不足导致孔内粉屑残留，在电镀前处理时无法去除干净。而粉屑本身对化学铜的附着是没有任何影响的，一旦化铜上去，两次电镀铜随即呈包裹式沉积，形成包夹式坚硬的铜粒于孔中，而在粉屑与孔壁的界面药水则很难渗透，故化学反应在这里也就无法进行，孔塞型孔破也就随之产生。此类孔破较易辨别，切片后在显微镜的背景下，外面包裹的铜呈现金属光泽，而钻孔粉屑则因不反光而呈现黑的特征。

图5 孔塞型孔破图

图6 孔塞型孔破图

2.2.2 钻孔孔壁粗糙度过大孔破

一般情况下，孔壁粗糙度过大是由于钻针缺口或者是钻针变钝导致，钻针有缺口时则在钻孔过程中钻针刃面无法对孔壁进行一致性整齐切削，缺口部位对孔壁进行撕扯式切削，使得孔壁出现粗糙度过大，甚至形成凹坑（如箭头处）。而当钻针刀刃变钝时，则在切削孔

网络节点壁时无法产生一刀两断式的切削效果，而是拉断式切削，除了孔壁粗糙度变大，还会伴随出现钉头现象。这种情况下孔壁在化学沉铜时落差大的地方容易残留气体，阻碍沉铜，即使在摆动、振动、气动、打气等辅助装置共同协作下，也无济于事，化铜无法立足，一铜也无从谈起，孔破就产生了（图7、图8）。

图7 孔壁粗糙图

图8 孔壁粗糙图

2.2.3 孔内断针造成的孔破

钻针断在孔内基本是无法处理的，即使取出来，板子也基本报废了。一般断针主要与其本身的材质，研次等有关。当然与钻孔参数也有关系，如叠板的片数、进回/刀速、铝片的皱褶等等，这些因素也会造成断针。图9、图10为孔内断针造成的孔破，不足畏惧，因为孔内断针完全封死药水通道，断针位置不可能上铜，是完完全全的开路，在后面的测试中完全可拦截，较少有流失至客户端，同时现在的钻机基本上都有断针侦测功能，故在钻孔阶段就能识别出来，完全可做到早发现，早防止。

图9 断针导致孔破

图10 断针导致孔破

2.2.4 激光钻孔偏位造成的孔破

众所周知，单孔偏位（飞孔）是钻孔所致。钻孔造成的偏移在0.05 mm内允收，偏移过大会造成孔破，此类孔破主要发生在正片流程（TENTING）。钻孔偏位超过0.05 mm，干膜对偏超过0.05 mm，二者累加，则干膜不能完全盖住PTH孔，在蚀刻工序，蚀刻药水可进入PTH孔内，将孔铜咬蚀，孔破即会发生。

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