线路板干膜Sludge对膜碎开路缺口的影响及改善

从上述图表可以看出对于我司内部来讲，外层干膜工序的总报废主要受膜碎开路缺口报 废率影响；对于我司外部客户来讲，干膜sludge造成的线路开路缺口有时会残留很薄的一层 底铜但导通，电子测试是测不出来的，此不仅影响了基板的外观而且可能会影响最终产品的 电气性能，因此存在客户投诉的风险。
本文围绕改善干膜sludge造成的开路缺口做了简单的分析，并列出了我司针对该项目的 各种改善措施及监控方法。希望与同行一起探讨起到抛砖引玉的效果。
2.2 缺陷表观图片及切片分析
通过大量的问题板表观分析以及从客户投诉板进行切片分析，可以确定外层干膜图电工 艺所产生的膜碎开路缺口主要为板面膜碎导致图电阻镀，或干膜残胶造成缺口，客户在使用 时线路断裂开路，直接影响电子产品的电气性能。
2.2.1 外层干膜主要开路缺口形式如下(见图4)：
根据以上表观图片分析，开路缺口的形态主要有以上三种类型，下面我们就无规则、多 点型开路缺口产生的原因，进行了一系列的模拟试验。 3. 实验设计及实验结果 本次实验主要针对因干膜显影产生的浮渣、残胶引发的开路缺口进行研究，并根据这些 干膜sludge对实际生产线造成的影响，展开了相应的改善措施，跟进评估其效果。 3.1 干膜残胶、黄色物质理论分析及跟进试验 3.1.1 背景 自2007年中旬我司将外层45μm干膜更换厂家类型后，外层两条显影线一直是将不同厂 家的多种类型干膜混冲，而后两条显影线显影缸内壁、管道、喷嘴等出现黄色物质累积（见 下图5），且一般酸碱保养无法清除此黄色物质，因喷嘴和管道有不同程度的堵塞，导致喷 淋压力不足，生产线情况逐渐恶化。
结论：只要不添加消泡剂，单种或多种干膜溶解均不会产生蓝色粘稠状胶污；若添加消 泡剂，所有干膜溶解后均会产生蓝色粘稠状胶污，而A干膜单独溶解并添加消泡剂产生蓝色 粘稠状杂物较为严重（见上述图片），可见此干膜与消泡剂的匹配性更差，更易于产生蓝色 粘稠状胶污；所以，为尽量减少这种蓝色粘稠状胶污，建议不要将消泡剂加在显影缸内，在 溢流口处添加起到消泡效果即可。
附件:供应商提供溶膜量测试及计算方法（见下图17）:
2）显影缸状况跟进结果(每2小时拍摄一次)（2007/11/08-2007/11/09） a. 喷淋泵压力跟进情况： 从以下数据来看，各喷淋压力均较稳定，详见以下图表18： 具体仪表显示见下表19：
使用二氯甲烷擦拭显影缸内壁、传送、压辘和喷嘴等 常温下使用99.9%冰醋酸循环清洗显影缸
大量蓝色胶状物析出
二氯甲烷擦洗能有效的去除黄色物质， 但效率太低，对部分设备配件具有强烈 的腐蚀性，且死角区域难以得到擦洗。
显影缸内表面黄色物质全部清除干净， 操作过程中添加/抽回药液使用自动抽 液泵，设备密封好，在保养过程气味不 大， 操作方便
（1）使用醋酸（30%浓度）+硫酸/甲酸的保养方法对去除黄色物质无明显效果； （2）使用二氯甲烷擦洗能有效去除黄色物质，但效率低，难以清洗到管道内部及死角位置，且二氯 甲烷有强毒性和腐蚀性，可操作性不强。 （3）使用纯冰醋酸清洗去除显影缸黄色物质和干膜胶渣效果明显，且纯冰醋酸可重复使用2-3次 （保证冰醋酸浓度达90% 以上有效），一定程度上可节约成本。 （4）通过调整显影补充液添加量，同时对于不同厂家的干膜板分线显影，使显影药液loading基本 稳定控制在要求范围内，可以减少黄色物质的产生。 3.1.3.2 保养后效果跟进1）溶膜量跟进结果（见下图16）
原子百 分比70. 16 29.3 8 0.47
黄色物质
元素 Na K Cl K 总量
重量百分 比10.42 89.58 10 0.00
原子 百分 比15. 21 84. 79
黄色物质主要成分为Na 和Cl，
备 干膜A 主要成分除C、O 外，还含有 干膜B 主要成分除C 、O外，还含 其中Cl 元素含量很高，而工序
1）配置一定量的1%的Na2CO3溶液，单独溶解4ft2干膜A、B，及A、B 两种干膜混合 不加消泡剂和加消泡剂加入2ft2面积的干膜，进行溶解过滤，图片如下(见图7)：
2）配置1%体积的显影溶液，选取一定面积的不同类型干膜并添加消泡剂进行烧杯溶解 过滤试验，图片结果如下(见图8)：
3）取生产一个班的正常添加消泡剂的显影液使用滤纸进行过滤，图片如下(见图9)：
3.1.2.5 评估调整显影线补充水流量对显影液浓度、Loading及显影点的影响
1）调整1＃显影线补充水流量，显影浓度、溶膜量及显影点测试如下表12： 2）调整1＃显影线补充水流量，显影液浓度与溶膜量的变化趋势图如下图13：
小结： （1）通过电导率仪对显影液浓度进行控制，显影液浓度一直在控制范围内，比较稳 定； （2）显影补充水流量由6L/min调整为3L/min后，溶膜量有超标情况出现，开缸3h后溶 膜量已接近上限。 （3）显影补充水流量由3L/min调整为4.5L/min后，溶膜量下降至要求值0.2m2/L范围且 趋于稳定。 3）以调整显影补充水流量至3L/min后为例，分析溶膜量与显影点之间的辩证关系（其 他条件不变）具体变化趋势见图14；
黄色物质产生较少，累积速度明 显变慢。
醋酸（30%浓度）+硫酸保养清洗，醋酸：甲酸：水的 体积比为6：3：1
醋酸+硫酸保养后，黄色物质无减 少，滤纱上有大量蓝色胶状物析 出
两次醋酸（30% 浓度）+甲酸保养清洗，醋酸：甲酸 ：水的体积比为6：3：1
两次醋酸+甲酸保养后，黄色物质 无减少， 滤纱上有
小结：
注
S 、Cl 元素。
有Cl 元素。
主要所使用的两种干膜均含有C
l 元素。
3.1.2.4 理论分析：经以上烧杯实验发现，干膜与消泡剂的匹配性是影响蓝色粘稠状胶 污产生的一个因素，但实验中并未发现有类似显影缸内的黄色物质产生。从而我们追溯到干 膜显影原理如下图所示（图11），显影机理是感光膜中未曝光部分的活性基团与稀碱溶液反 应生成可溶物质而溶解下来，显影时活性基团羧基—COOH 与无水碳酸钠溶液中的Na+作 用，生成亲水性集团—COONa。从而把未曝光的部分溶解下来，而曝光部分的干膜不被溶 胀。当显影液中碳酸钠不断的被消耗，药液溶膜量超标时，就会出现板面未曝光干膜显影不 净或显影缸内出现干膜胶渍。若溶有干膜的显影药液浓度和温度过高时，会导致显影液中胶 束被破坏产生浮渣、沉淀物。
cs
断口规则， 多点分布
现象
总 证明干膜显影未溶解的残胶和显影后所产生的黄色颗粒，反沾于板面都会导致线路开路缺口。
结
小结：干膜显影残胶和显影缸内黄色物质若反沾于板面均会导致开路缺口，且普遍为多 点分布
3.1.2.2 干膜sludge产生因素实验评估
为更一步贴切实际生产情况，查找显影机内蓝色残胶、黄色物质产生的来源，评估干膜 混冲、干膜与消泡剂之间是否会产生胶状或黄色物质，进行了烧杯试验，观察显影溶液中溶 解物沉淀状况（蓝色粘稠状杂物）具体试验如下：
关键词：外层干膜 干膜sludge 开路缺口 黄色物质 PONC（不合格品的代价） 1.前言 随着电子产品迅速向高频化、高速数字化、便携化和多功能化的发展，对PCB基板的线 宽、线隙要求也越来越小，而业界仍主要采用经过图形电镀加工的方法生产基板，膜碎开路 缺口一直是影响外层整体报废的主要缺陷，见以下ODF各缺陷报废率比例图（图1）及开路 缺口报废率数据（图2）：
3.1.2 实验内容 3.1.2.1 实验设计及结果
试
验
过程参数及注意事项
流
程
开 双面试板/ 生产板 料
干 根据以下相应试验条件进行生产
膜
图 形 结合以下试验条件，正常参数生产 电 镀
蚀 正常参数生产
刻
检 人工目视检板，用万用表电阻档测量线路的导通性，并记录测试结果。 测
实验设计
实 验
评估因素、参数 试验条件 分 组
2. 外层干膜膜碎开路缺口的成因
2.1 理论分析：
对于碱性蚀刻工艺，造成开路缺口问题的原因多种多样，以下是外层工序造成开路缺口 的鱼骨图（如下图3所示）：
在以上影响因素中，通过生产跟进及理论分析，初步认为产生膜碎开路缺口影响较大的 因素为显影参数、药水、干膜及相关物料、显影线保养不彻底等等（见上图蓝色字体所 示），鉴于上述分析，着重干膜显影垃圾对开路缺口的影响，下面通过大量模拟试验进一步 验证。
总结：
（1）通过电导率仪对显影液浓度进行控制，显影液浓度一直在控制范围内，比较稳 定，与溶膜量无直接影响关系。
（2）由上图可明显看出，显影点与溶膜量有直接的对应关系，溶膜量超标直接影响显 影点测试的不合格。因此，溶膜量也是影响显影点的主要因素之一。
（3）显影补充水流量的调整直接影响到显影药水的负载量和实际生产过程中的显影 点。显影补充水流量越大，显影药水越新鲜，溶膜量越小，相继显影点也随之变小。反之， 溶膜量则变大，显影点也变大。
无效果，且消泡效果差，泡沫频 繁涌出溢流槽。
使用供应商推荐的一种配合干膜研制的含硅消泡剂B， 在1#显影机缸内添加0.5%，可溶解因干膜显影后产生 的垃圾
无效果，且消泡效果差，导致显 影缸内泡沫太多显影喷淋压力太 低跳闸。
对于不同厂家的干膜板分线显影
黄色物质产生较少
增加1#显影线显影补充液添加量，保持显影药水loadi ng达标
3.1.3 改善措施及效果跟进
3.1.3.1 改善方法
针对以上试验结果，我们从控制干膜残胶和黄色物质的产生，及显影缸保养方法两个方面着手改善 对膜碎开路缺口的影响。具体措施如下表15：
序 改善项目
号
黄色物质的产 1
生
显影缸的保养 2 ，清除缸内黄
色物质
方法
效果
使用供应商推荐的一种配合干膜研制的无硅消泡剂A， 在1#显影机缸内添加0.5%，可溶解因干膜显影后产生 的垃圾
试 板
试验结果 数 量
备注
线路出现
干膜显影残胶对 从显影缸内取少量未溶解残胶， 涂抹于