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深度分析PCB电镀夹膜原因

在常规PCB制作过程中，图形电镀是比较关键的制程过程，但电镀夹膜报废却是图形电镀制程挥之不去的报废“阴影”，特别现在电子产品轻、薄、短、小化，印制板布线密度越来越高，线宽、间距以及孔径要求越来越小，孔壁铜厚要求高，一些订单结构也向要求更高、难度更大的方向发展。因此更激化了电镀夹膜报废与品质改善的矛盾。电镀夹膜品质改善成为不得不面对的改善项目。电镀夹膜改善对于图形电镀整体报废的改善也起到至关重要的比重。

电镀夹膜产生机理

图形电镀制作过程中，电镀层厚度高于干膜厚度，电镀层将干膜包裹在里面，线路的距小，退膜药水与干膜无法良好作用，造成干膜残留，蚀刻无法彻底蚀掉基铜，从而产生夹膜短路异常。

电镀夹膜图片

01. 孔环间产生夹膜

02. 线路之间的夹膜

03. 切片显示镀铜层太厚， 将干膜夹在线路间

04. 蚀刻时，线路间因夹膜导致蚀刻不净，短路

电镀夹膜原因

01 电镀夹膜原因鱼骨图

02 电镀夹膜原因表格

03 常见夹膜原因

①图形电镀电流密度大，镀铜过厚。

②飞巴两端未夹边条，高电流区镀厚夹膜。

③火牛故障比实际生产板设定电流大。

④C/S面与S/S面挂反。

⑤间距太小2.5-3.5mil间距之板夹膜。

⑥电流分布不均匀，镀铜缸长时间未清洗阳极。

⑦打错电流（输错型号或输板子错面积）

⑧设备故障坏机PCB板在铜缸保护电流时间太长。

⑨工程排版设计不合理，工程提供图形有效电镀面积有误等。

⑩PCB板线隙太小，高难度板线路图形特殊易夹膜。

夹膜有效改善方案

1、降低图电电流密度，适当延长镀铜时间。

2、把板电镀铜厚适当加厚，适当降低图电镀铜密度，相对减少图形电镀铜厚度。

3、压板底铜厚由0.5OZ改为1/3OZ底铜压板。把板电镀铜厚加厚10Um左右，降低图电电流密度，减少图形电镀铜厚度。

4、针对间距＜4mil之板采购1.8-2.0mil干膜试用生产。

5、其他方案如改排版设计、修改补偿、移线隙、削孔环及PAD也可相对减少夹膜的产生。

电镀夹膜分析及案例

01 人的操作方面：

A、参数设置错误

如料号输反、电流密度、电镀面积，电镀时间、生产数量等参数设置错误，数字输入偏大均可导致生产板上的电流偏大，电镀完成后镀铜太厚，线路间夹膜。

案例：

订单为80片板，8月3日在图镀线生产，在设置参数时，员工将面积0.60FT2设置成1.60FT2,一飞巴板7片，总电流应该为34A，实际电流91A，电流提高了2.6倍。导致电镀完成后，孔铜达到135-140um，50片板镀厚，线路夹膜严重，孔径也不合格，返工挽救一个星期,最后还是全批报废，共报废83FT2.

生产操作控制： 

电镀参数输入时：

1. 检查确认料号的基本资料无误（电镀面积，电流密度，时间等没有输错）

2.输入飞巴料号时，核对前后飞巴的型号与输入的料号一致，避免料号输反或输错

B、上板方式不合理

案例:

1. 订单为16片板，16inch×21inch，外层干膜最小间距为3.2mil，参数7ASF*150MIN,此板在图镀线生产，因板竖直挂板不满一飞巴而将板横着挂 ，夹点对面的单元镀层太厚，夹膜严重。（如有压接孔，则压接孔存在孔铜镀厚孔小的隐患，如下图板,生产时横向挂板，压接孔朝下，电镀后边缘的三排压接孔孔小。）

问题板夹点对面镀厚夹膜严重

生产方式不合理，电镀后孔小

C、上板方式不合理分析：

电镀线竖直方向的均匀性：

●1. 大于21inch的板，夹点对面（即板的下端）的镀铜厚度略偏薄；

●2. 等于21inch的板，夹点对面（即板的下端）的镀铜厚度略偏厚；

●3. 小于21inch的板，板的尺寸越小，夹点对面（即板的下端）越厚越容易导致夹膜，如有

生产操作控制：

上板注意事项：

●1. 竖直方向尺寸大于21inch板，孤立区（如孤立线、孤立焊盘）向下、向飞巴内挂板；

竖直方向尺寸小于等于21inch板，孤立区向上、向飞巴内上板；

●2. 小于16inch的板禁止横向上板，

但如果是长边大于24inch板除外，因竖直方向的尺寸能力为24inch，超出尺寸只能横向挂板；

●3.生产板尽量竖直挂板，减少横挂时，夹点对面镀铜偏厚导致的夹膜

C、混挂不合理

案例：

图镀混挂板不合理导致的电镀夹膜。孤立线路,订单为3片（A板），与图形均匀板另外一单为4片（B板）板混挂，电镀后，孤立线路（残铜率小）的板A板夹膜严重。

生产条件：

E、混挂不合理

案例二：

如下为两个型号的生产板图形：

同一飞巴，图形孤立与图形均匀的板混挂一起，孤立线路板容易镀厚夹膜， 图形均匀的板铜厚相对偏薄。

因此，混挂生产时，选择图形分布相当的板进行混挂，（控制板与板之间的残铜率在10%以内。）避免板之间图形分布差异大，部分板镀厚夹膜，部分板镀薄铜厚不够返工。

F、边条的使用

各条电镀线飞巴两端电镀时镀层厚度偏厚，生产板两边须加边条以对板边进行分流，减少板边镀铜太厚夹膜。

02 设备维护与保养方面

电镀线的设备能力靠坚持不懈的维护与保养来维持

03 物料方面

物料主要指的是干膜。

电镀夹膜：当图形的电镀层厚度高于干膜厚度，电镀层将干膜包裹在里面， 夹住称为电镀夹膜。因此，通过提高干膜的厚度，即使用50um厚干膜，减少电镀层高出干膜将干 膜夹住的现象，以此改善电镀夹膜。

目前NIT450干膜的使用范围：

1. 图镀板必须使用.(除样板外，样板是用LDI干膜生产）

2. 板镀线在工卡做标示的板，光成像根据工卡标示使用。板镀线做红色框标示的条件为:

a. 数量大于等于30块，

b. 外层干膜间距小于等于3MIL，

c. 图镀铜厚要求大于等于20/25UM

注意事项：板镀线在工卡做标示的方式：用红色方框

50um干膜的识别

50um干膜的生产特点：

1. 必须菲林对位曝光（如果是LDI曝光，则必然不是50um干膜）

2. 工卡上备注（光成像使用50um干膜，必须在工卡“外层干膜”栏备注“NIT450”字样，若果没有备注，则没有使用50um干膜）

通过上面两种方式确认图镀板有无使用50um干膜

菲林对位曝光 与 LDI曝光生产板的区别（如下图）：

菲林生产的板：

板的四周有长条状的开窗图形，如没有菲林开窗图形，则为LDI生产，LDI生产的板不是50um干膜。

04 工程设计方面

A、ERP面积指示错

1. ERP指示面积比实际电镀面积小，正常参数电镀则出现孔铜不够，需多次返工，如：C板，指示面积为140INCH2，正常电镀多次铜厚不够返工，将面积按240INCH进行电镀，则正常参数一次镀够。

2.ERP指示面积比实际电镀面积大，则正常参数电镀，实际生产板的电流是偏大的，导致正常参数电镀出现夹膜严重情况

B、ERP指示铜厚要求高（表铜要求、孔铜要求）

1.表铜要求高

D板,底铜12UM，线间距3MIL，表铜要求完成铜厚52.5UM，图镀首板时孔铜镀26/28UM，表铜45/47，按此表铜要求返工电镀，夹膜严重。

2.孔铜要求高

E板，要求铜厚平均30UM，外层线间距3.2MIL，图镀首板接收标准为32.5UM，9片板在亚硕电镀完成铜厚36UM，退膜后检查板面全批夹膜。

C、工程设计图形排版不合理

F板，线路在板边的区域夹膜，线路在图形内的单元未夹膜， 调整图形的位置排布,再生产制作时此板夹膜问题减少。

D、流程设计不合理

G板流程设计不合理，无PTH走图形电镀流程，流程复杂，且图形孤立，电镀完成后全批夹膜报废。对这类无金属化孔的板，不用走沉铜、板镀、图镀流程。优化流程后不会出现夹膜。

E、图形设计孤立

如：水金板H板，整板孤立线，电镀完成后全批加膜，线路图形内增加分流条后，再制作时难度降低，没有出现夹膜。但蚀刻时需要对分流条进行剥离。

如：图形设计孤立的板H板，孤立线旁增加分流条，后续板制作没有出现夹膜。

个人心得与总结

从多年工艺经验总结来看，基本上每家PCB厂做线宽线隙小的板或多或少都会有夹膜问题，差别在于每家厂的夹膜不良比例不同，有的公司夹膜问题很少，有的公司夹膜问题较多。分析如下几点因素：

1、每家公司的PCB板结构类型不一样，PCB制作工艺难度不一样。

2、每家公司的管理模式及做法工艺方法不一样。

3、从本人多年的累积经验的研究来看，针对线隙小的板首先要注意只能用小电流密度及适当延长镀铜时间，出电流指示根据经验评估好使用电流密度和镀铜时间，注意夹板方式及操作方法，针对最小线距≤4mil之板，试FA一飞巴板必须过AOI检查有无夹膜问题，同时又起到了品质控制和预防的作用，这样大批量生产时产生夹膜的几率就会很小。

4、做好PCB品质不但要有经验和技能，而且要有好的方法。还有一点取决于生产部门人员的执行力度。