本文将探讨互连缺陷（Interconnect Defects，ICD）。尽管此类缺陷一直存在，但不必绝望。

　　行业已有解决方案，其中大多数方案聚焦于工艺控制及对化学药水、材料与设备之间联系的了解。不过，在此之前，先简要介绍互连缺陷。

　　互连缺陷

　　随着电路板变得越来越复杂，层数更多、线宽及线距更细、通孔直径更小且厚径比更高，出现互连缺陷的可能性也随之大大增加。

　　如果小孔空洞问题还不足以让人忙得团团转，那么互连或内层分离问题肯定会让情况雪上加霜。

　　如果及时发现空洞，还可以重新加工处理出现互连缺陷的面板；但一旦出现 ICD缺陷，则无法重新返工面板。

　　通过质量控制并不一定能发现ICD 缺陷，主要原因是 ICD 很少会造成立即性的灾难性失效。

　　相反，在持续的热循环或组装过程的高温作用下，被削弱的互连会逐渐发生分离。许多工程师认为，对从面板上取下的电镀附连板进行一两次浮锡测试就足以完成质量控制检查。

　　但是， 这样通常会导致无法及时发现问题，而等到发现问题时为时已晚。图 1 展示了ICD 的实例。

　　图 1.  ICD实例

　　在经过两次 550℉、各 10 秒的浮锡测试后，轻微的分离就会变得可检测。如果不通过剖面分析进行检测，面板仍然很容易通过电气测试。

　　然而，由于互连区域存在弱连接，持续的热应力及PCB振动极有可能最终导致开路。如果你无法确定是否存在缺陷，可以重新磨削并抛光已灌封的附连板，然后再次检测 ICD。

　　不要蚀刻样品，否则在化学镀铜沉积层处可能会出现分界线，从而让你误以为这是真正的 ICD。必须使用未经蚀刻的附连板来判断是否存在ICD缺陷。

　　ICD 并不仅限于内层。盲孔也可能出现镀铜与目标盘分离的情况。互连缺陷（内层分离）通常具有以下基本特征：

　　1.在焊接等热冲击压力下会出现互连缺陷。这种热冲击会导致 Z 轴方向的膨胀，并对孔壁中的铜造成应力。

　　2.最常出现在靠近电路板两面的第一层内层。（例如，在一块 12 层的PCB中，该缺陷通常会出现在第 2 层和第 11 层。）

　　3.最薄弱的结合处最先断裂。

　　4.固化不充分的PCB最容易受到影响。

　　5.受电路板结构影响。树脂含量更多、铜更少、板材Tg 更低的PCB在 Z 轴方向会出现更大的膨胀。

　　6.ICD 通常伴随孔壁拉离，但不一定总是如此。

　　导致内层分离的原因有多种，这使得极难准确定位和消除这类缺陷。更为复杂的是，必须首先判断它属于哪类内层分离。内层分离分为以下3类：

　　• 1类：化学镀铜层与互连部位发生分离。

　　• 2类：电镀铜层与化学镀铜层分离，但化学镀铜仍然留在柱状结构上。

　　• 3类：化学镀铜层发生内聚性失效，即化学镀铜层自身内部发生分离。

　　这3类的内层分离失效各自有其固有的成因。本文将重点讨论1类内层分离。

　　图 2 展示了更明显的1类ICD。从图中可以看到，化学镀铜层附着在电镀铜上，而不是附着在互连部位上。

　　图 2.更明显的1类  ICD 实例

　　为什么1类内层分离最常见，且往往最难减缓或消除？通常是因为化学镀铜层内部存在明显的内应力，导致其从互连柱上拉脱或分离。

　　因此，必须确保互连柱上没有残留的钻污。钻污会表现为分离。但不要将钻污误认为1 类ICD。真正的1类ICD 是由多个因素共同导致的，这些因素可能相互作用，从而会加剧缺陷。切记：最薄弱的结合处最先断裂。

　　通常，1类ICD 可归因于以下原因：

　　• 未被去钻污工艺清除的“隐性”钻污。如果使用的是碱性高锰酸钾或等离子去钻污工艺，需要检查其工艺参数。钻孔过程中是否因为钻头变钝、进给速度过快、垫板或盖板质量差，或钻头在孔中停留时间过长而产生了比正常更多的钻污？

　　• 化学镀铜前处理生产线中的微蚀不足以对铜表面进行充分粗化，无法提供足够的“锚定点”来让镀铜牢固附着。

　　• 在催化剂槽中停留时间过长，或在加速步骤中钯去除不足，会在铜互连面上留下阻碍层。任何削弱镀铜层与互连之间结合的因素，都可能导致分离。

　　•清洗液残留被带入不同的工艺槽，或因停留时间不足导致漂洗质量差。漂洗水的数量和/或质量不佳，都可能引发1类ICD。

　　• 化学镀铜层本身具有内部应力。通常是因为沉积速率过高所导致的。内部应力的主要来源是单位时间内沉积的铜厚（每分钟沉积的微英寸）。必须在工艺设计的参数范围内运行工艺。任何使化学镀铜沉积速率高于正常水平的工艺变化，都可能导致1类  ICD 的产生。

　　实用的判断法则是：如果化学镀铜工艺设计的目标是在 30 分钟内沉积 40~50 微英寸，但实际沉积量却达到 70~100 微英寸范围，那么铜的沉积速度明显过快，会导致严重问题。

　　沉积速度过快会使铜晶粒发生“重新取向”，从而在镀层内部产生应力。该应力只能通过镀层从互连部位拉脱来释放。

　　还需要进一步考虑工艺控制，并了解所有可能使工艺失控的因素——包括机械因素和化学因素。

　　作者：Michael Carano拥有40 多年的电子行业从业经验，在制造、高性能化学药水、金属、半导体、医疗设备以及先进封装等领域具有丰富的专业知识。

　　【本文转自公众号电子首席情报官，转载仅供学习交流。】