簡析ICD失效的常見機理

ICD失效，即 Inner connection defects，又叫內層互連缺陷。對于PCB生產廠家而言，ICD問題在電測工序較難有效攔截，往往是流到下游甚至是客戶端，在進行SMT貼裝過程，PCB板經歷無鉛回流焊IR、波峰焊接、以及一些手工焊或是返修等高溫制程的沖擊下，發生內層互聯失效開路，而此時的PCB板已進行了組裝，因而會產生極大的品質風險。

下面簡要從鉆孔質量和除膠過程這兩個方面，闡述 ICD 失效的影響機理，對此類問題的檢測和分析經驗進行小結。

鉆孔質量對 ICD 的影響

以高頻高速材料的加工為例，高頻高速板材的基板具有低Dk 、低Df 的特性，其極性小，材料活性低，去除膠渣困難，從而進一步加大了孔內殘膠對PTH電鍍的影響。部分高頻板材介質層樹脂填料多，物理特性比較硬，對鉆刀的鉆嘴磨耗大，孔壁粗糙度大，以及鉆嘴摩擦高溫凝膠較多。因此，在孔壁粗糙度大、釘頭異常等情況可能導致除膠藥水循環不良，造成除膠效果不佳，未能完全將孔壁殘留膠渣去除干凈，導致內層孔銅與孔壁連接處產生ICD失效。也有一部分板材的基材偏軟且軟化點低，鉆孔加工過程中產生的高溫易使鉆屑軟化、粘附成團，造成入鉆排屑不暢而形成間歇性的擠出排屑，鉆屑易被擠壓粘附在孔壁上，極大的增加了后工序除膠處理難度，存在孔內殘膠風險，最終可能會導致ICD問題。

對于剛－撓結合印制板（FPC），柔性材料的絕緣介質為聚酰亞胺（PI）等，這些材料的機械加工性能相對較差，加工過程中產生形變大，容易導致釘頭產生，也就在內層互連的位置留下了應力，因此，這種情況下鉆污殘留對孔銅和內層銅層的互連可靠性的影響會更加突出，最終導致產品在受到焊接過程的高溫沖擊時，內層互連處裂開而出現開路。

1 案例背景

除膠不凈對 ICD 的影響

以普通環氧樹脂體系的FR－4板材為例，在化學除膠過程中，鉆孔后殘留在孔壁的高分子環氧樹脂膠所包含的C－O、C－H等化學鍵可被KMnO4氧化分解，生成對應的二氧化碳和水等無機物，再經水洗或除油后，可被完全清除干凈。當出現KMnO4濃度低于控制限范圍等異常情況時，孔內壁的基銅層就可能會殘留樹脂膠，經除膠、水洗、除油等流程后均無法有效除凈，電鍍時，在有膠的區域基銅層與電鍍銅結合力較差，經熱應力處理后，殘膠區域受到熱應力的“拉扯”而出現微裂紋現象。

對于高頻材料而言，其介質層與鉆刀的鉆嘴磨損更劇烈，鉆嘴摩擦高溫導致凝膠過多，因此，高頻板的除膠過程需更加注意，有些產品甚至采用“等離子除膠＋化學除膠”兩次除膠相結合的流程，來確保孔壁殘膠被完全清除，防止殘留的膠渣造成內層銅環與電鍍孔銅之間結合不良，從而導致ICD失效。

參考資料文獻：

［1］ 張軍杰， 朱雪晴等．高頻基材混壓印制板的ICD問題探討［J］ ．印制電路信息．2018，NO．12：59—63．

［2］ 鐘岳松，劉再平．淺談剛撓印制板內層互連失效與鉆孔參數的關聯［J］ ． 印制電路信息． 2018，NO．02：32—35．