线边锯齿之三：线边锯齿的成因与解困

　　外层板成线（Circuitization）中，挂镀板面上呈水平分布的细密线区，其铜线两侧有时会出现锯齿状边缘RaggededgeorsawtOOthedge）　即为密线区之良好铜线与不良锯齿者之对比。
　　此种由于线边齿孔的内缩 在宽度在上出现只减不增的变化，其成因与下两种类似的缺失并不相同：
　　局部干膜下陷导致锡铅镀层局部外渗所造成的铜线突出。
　　二次铜操作中由于浮游残膜的意外附着线过, 致使锡铅层发生破洞，进而蚀刻造成铜边的内缩。
　　也就是说此处所检讨的锯齿 完全是由于二次铜本身之部份内缩而造成的， 现将其成因仔细分析如下：
　　3．l二次铜后锡铅镀层渗入侧缝形成直立立阻剂
　　在两侧干膜阻剂所形成沟隙中，只镀线路的二次铜会沿着两侧壁向上增厚 镀液中的干膜与出槽后的干膜，当板面处在不同环境中时，其阻剂也会呈现不同的胀缩。且水洗与接触空气及于镀锡铅之间 其膜体胀缩情形也各有异。于是在干膜阻剂与二铜线体之间 难免不会出现少许局部空隙 进而造成锡铅层的趁虚而入 形成如同戴帽子般的局部向下侧镀 ，事实上，采用氟硼酸配槽的锡铅镀液 其本身就具有极强的渗入性，经常发生下渗与侧渗的案例早已十分普遍。
　　若对干膜剥除后而尚未蚀刻前的板子进行切片时 不良者即可看到上述锡铅之包镀，甚至联机根被包夹的残膜残足（Foot）也都历历在目。
　　然而一般生产线进行二铜板子的面积都很大 如18X24或21X24，故经常会在板边高电流密度区域，由于镀层太厚甚至超过干膜时，即将会发生夹膜的缺失（如下图7所示）。解决的办法可采用较厚的干膜（如1.7mil）,以减少夹膜所带来的后患.
　　当大板面上二铜与锡铅镀厚超过干膜时,则常因其横向发展而上下左右咬牢干膜、此种常发生在板边高电流区的不良现象,与上述之残足又有所不同而且交不易被显除、改用较厚干膜者只是不得已的笨办法 改善镀铜分布力（Throwing Power） 才是根本解决之遗。
　　3．2蚀刻前干膜剥除未尽所遗留之后患
　　镀完二铜与锡铅后，即将进行剥膜与蚀刻以完成线路。凡当二铜侧壁上的干膜在r剥膜／蚀刻/褪钖铅〕之SES联机中末能尽除时 则蚀刻中会扮演侧面阻剂；但居于下方的一铜与铜箔却仍然会出现侧蚀（Underuit)，呈现了上下互异的铜壁。且当附近的锡铅层未能镀满甚至尚有破洞时, 猛烈之蚀刻会因侧蚀而带来铜体的少许内缩，于是形成了只在上层二铜处发生锯齿的现象。下图8中可清楚看到其过程后的真相。
　　二铜侧壁之局部残膜 多半来自干膜之不良显像（DeveloPing，一般业者口语之" 显影"其实并不正确，因为底片上的画面通称为“影 ，故母片翻子片才叫做" 显影".至于板面形成光阻图型的过程应称之为"显像”才对,与生活照相中的底片及相片并无不同）。一旦碳酸钠之显像不足或曝光之灰色地带,均将使得膜底外伸而出现残足（Foot）,进而在二次铜过程中被夹牢而形成侧壁上的残膜。从上图6中的斜视与断层微切片两画面中,其等真实原委即可不表自明矣。
　　左为SEM斜视所见到蚀刻复的恻壁顽固残膜 右为俯视所见之侧膜。此种锯齿状线边在早期低频讯号及粗线时代并不打紧 但高频细线而且外层板流程的剥膜／蚀刻/褪锡铅”旱已SES联机的情况下 此种缺失就较难避免了。
　　上述已有“外伸残足”的膜壁，操作中一旦未能紧贴二铜时 则又将出现“时有时无”的微隙（GaP）致今无孔不人的“ 氟硼酸锡铅”见缝扎针趁虚而入，形成了如前图6与下图10所显示的“包镀”、故知上游干膜曝光之灰色地带与显像不足所发牛的残足，其对下游“成线”过程所带来后患之大 绝非草率马虎前站干膜成像者之所能想象。
　　一但完成蚀刻与剥锡铅后，其等残足证据也可能又被冲走，常使得锯齿的诊断就更难以推敲了。
　　此种剥锡铅后所见书面，其超出线宽部份如同所搅起的一道浪峰，其生能活虎般蓄势待发的神韵，只有在雹子显微镜（SEM） 的扫描下，才能活生生的原状呈现。且此放大画面中，尚可清楚见到线底被铜箔积面所踩出的众多树脂坑陷，舆铜箔截面积牙仍在深八踏紧的动态情形。但有时线边向外突出所形成的锯齿，却可能源自于压膜时热滚轮表面的异物，造成该处膜体的下陷，使得二铜与锡铅之增厚部份势必凌越其上，并横向突出，蚀刻后的线路难免不会超过原本宽度。此种另类的毛边，与上述只因二铜内缩而形成的锯齿也不相同。
　　突显树脂表面而在背光暗视中所摄得之不规则线边，明显可以看出是由于干膜剥除未净或夹膜所造成；右为其再放大后之纤细精采画面。
　　3．3仔细观察与务实解困
　　上述“有几分证据说几分话”的各种珍贵照片，皆出自杜邦公司大师Dr Karl Dietz之研究文献（已承蒙转载使用），其难得之样品与小心照相之留证堪称煞费苦心。即使在萤光辅助的SEM平面扫描下，想要找到并能摄得立体又透明的残膜证据，说来轻松，一旦动手则实在相当费事。必须在极度耐心中从各种角度与光影搭配下，多张照片中才能偶获至宝。
　　故知置身现场从实体放大镜中亲眼所见的真相，与摄影留下具说服力的证据而令人折服者，其间认知上的差异还真的不小，也很难用三言两语就得以解释清楚高枕无忧。幸亏“氟硼酸锡铅” 向下渗入包镀的证据还不易磨灭，只要在剥锡铅前进行切片观察即可真相大白。以下是务实解困方面的几点经验建议：
　　3.3.1妥善管理压膜之无尘环境，减少干膜因异物而造成之压陷；并增强其附着力，以减少后续氟硼酸锡铅层的水平渗入。
　　3.3.2彻底管好干膜之曝光与显像制程，减少灰色地带与残足的发生。须知残足的消除，同时亦能减少夹膜与锡铅向下包镀的缺失。
　　3.3.3改用其它锡铅镀液制程，如“甲基磺酸”（Methyl Sulfonate）锡铅槽液之渗入性即大幅降低。或改用各种纯锡制程，以规避氟硼酸槽液的天生强力渗入性。
　　3.3.4干膜曝光时须彻底做好底片与板面的抽真空密贴, 减少底片与膜面之间的残存气泡, 如此将可降低该灰色地带之阻剂，其不当之感光与半硬化（Semi－polymerization或Partial－polymerization）瑕疵.一旦此等模糊角色已发生于间距（Spacing）区中时, 在不易尽除下经常会形成透明残膜（Scum） 的扩张或残足伸出 进而在蚀刻后发生铜斑铜碎甚至线边的突出,恶劣时还会造成线边漏镀或阶镀（见上图13）。
　　3.3.5做好剥膜槽液的自动管理，或在其NaOH槽液中添加胺类（Amlne） 助剂 使光阻膜较易被切断而成为碎片。确保蚀刻前无残膜或侧膜的干扰，以排除掉线边锯齿的主要恶因。要注意是目前外层板量产的现场，早已流行”剥膜／蚀刻／褪锡铅”的SES自动联机, 想要逐一检查剥膜品质的机会已经不多。须知完善的事前预防 永远胜过事后的仔细追究 这才是正确的管理方法。
　　3.3.6改善二次铜槽液的分布力（Throwing Powe。）以减少高电流区铜层太厚所造成的夹膜现象,或改用较厚干膜（如17mil，）从治标层面上进行改善.
　　3.3.7二铜前或锡铅前的清洁与活化处理，其等槽液不宜太强，处理时间也不可太久，以避免光阻膜的附着力受损，甚至导致轻微的浮离。如此一来，可能引发的侧向渗镀，其发生机率亦可降至最低。