S076特殊材料蚀刻线宽精度控制能力和控制方法廖辉.docx

S-076Special material etching linewidth accuracy control capacity and control method特殊材料蚀刻线宽精度控制能力及控制方法 廖 辉 Liao Hui （公司：深南电路有限公司，江苏省无锡市新区空港产业园，邮编214142）传真E-mail： 作者简介：廖辉 深南电路有限公司 无锡技术部 高级工程师摘要 ： 本文主要针对特殊材料蚀刻加工线宽的精度控制，通过不同铜厚和不同的补偿值进行验证，总结出特殊材料蚀刻过程中的补偿值和CPK对应关系，从而对特殊材料蚀刻，影响因素进行初步分析和探讨，为业界特殊材料蚀刻加工线条，提供一定的参考和借鉴。Abstract ：This paper in view of the special material etching linewidth control accuracy is verified by different copper thickness and different compensation value, summed up the special material etching process compensation value and the relationship of CPK, thus to the special material etching, the influence factors of the preliminary analysis and discussion, for the industry special material etching processing lines, provide some reference.关键词 ：特殊材料、铜厚、线条精度、线条公差0.5mil、1.0milKey words ： Special materials, copper thickness, precision of the line, line tolerance 0.5mil, 1.0mil前言：随着PCB应用越来越广泛，电路设计日趋复杂和服务器、高速产品批量的导入和应用，如何保证各种信号传输的完整性，信号质量，成为技术难题。此时，需要借助传输线理论进行分析，控制信号线的线宽精度则成为关键，不严格的线宽控制，将引发相当大的信号反射和信号失真，导致设计失效。常见的信号，如PCI总线、PCI-E总线、USB、以太网、DDR内存、LVDS信号等，均需要进行严格的线宽控制。线宽精度的控制最终需要通过PCB设计实现，对PCB板生产工艺也提出更高要求，针对PCB板影响线宽因素，进行分析，主要有以下几点：线条分布设计、电镀参数、电镀铜面均匀性、蚀刻均与性、蚀刻补偿参数、蚀刻过程控制；经过与PCB实验、研究和结合实际生产过程控制中的，我对这个问题有了一些粗浅的认识，愿和大家分享。 一、实验设计： 如下表：一材料补偿参数铜厚基材12um加厚45min铜厚基材12um加厚60min间距20mil以上间距8-20mil间距4-8mil间距20mil以上间距8-20mil间距4-8mil纯Rogers 43500.8mil1.4mil2.0mil2.02.02.02.02.02.0Rogers 4350与FR4混压0.8mil1.4mil2.0mil2.02.02.02.02.02.0二、试验现象及结果：（没有注明公差为1mil时，所有CPK按照公差0.5mil计算）1. 纯Rogers4350在基材12um加厚45min时不同补偿时的结果分析： 图一： 表二：1.1、数据分析及结论：A、根据图一的不同线宽的CPK走势图可以发现，在相同的补偿情况下，线宽和CPK的走势呈正性关系，补偿2mil时线条的CPK比补偿1.4mil线条的CPK值高，因此如果需要对线宽较小的线条进行CPK控制，需在保证CAM间距的情况下提高补偿值；B、异常分析：因试验板的该处线条取自孔边，所以试验完成后从现场的生产板取4mil线测量数据分析按公差+/-1mil控制时CPK值约1.03；C、对在不同补偿的情况下的线宽进行对比，补偿2.0mil和1.4mil的成品线宽的整体CPK值差异较小，补偿0.8mil时CPK下降幅度较大，但公差+/-1mil的CPK值仍能达到1.3；同时比较标黄色的两个区域，补偿相同的情况下，小间距（4mil和6mil）的线条和孤立线条的线宽均值差异约0.15mil，小间距处的线宽均值较大；2. 纯Rogers4350在基材12um加厚60min时不同补偿时的结果分析： 表三：2.1、数据分析：基材12um加厚60um时采用补偿1.4mil时不同线宽的线条蚀刻量不一致，导致16mil线条成品均值偏下限，因此在铜厚为12um加厚60um时如果需将线宽控制+/-0.5mil，需采用2mil补偿；3、不同铜厚对线宽精度的影响：3.1、实际线宽数据： 表四： 3.2、数据总结： 表五：加厚铜数据线宽为6mil，设计间距间距4mil间距6mil间距20mil孤立线条孔边线条铜厚25um6.3mil6.1mil5.9mil6.1mil5.8mil铜厚34um7.1mil6.5mil6.4mil6.3mil6.3mil差值0.8mil0.4mil0.5mil0.2mil0.5mil （备注：该铜厚为基材和加厚铜，不包括图电层铜厚）3.3、数据分析：铜厚差异约为10um时如果设计间距大于6mil，线宽能控制在1mil公差范围内，如果设计间距小于6mil，则线宽无法控制在1mil公差范围内（如下对比图）；切片分析铜厚为25um 时 切片分析铜厚为34um时 4. Rogers 4350和FR4混压时线宽的控制： 4.1、 混压时线宽数据总结： 表六：4.2、Rogers 4350和FR4混压时线宽数据分析：在相同蚀刻条件下Rogers 4350材料蚀刻后线宽均值比FR4的线宽均值小0.3mil左右，因此在混压板蚀刻补偿时将Rogers面的线宽补偿值加大0.3mil以达到两面线宽均达到客户要求；5. 化金处理对线宽成品的影响： 5.1、化金前后实际数据： 表七：实测数据混压板对比蚀刻后到化金对线宽的影响Rogers 4350面FR4面蚀刻后化金后蚀刻后化金后线宽数据5.8966.5215.6145.795.9055.8276.1386.5075.4665.835.9825.8866.0476.6915.4785.6795.7315.8815.6616.2165.4455.6675.6345.8785.9276.1035.2695.8525.665.6126.3436.3975.5585.7436.0965.7676.1536.0735.4075.8035.6115.8526.1246.8145.3295.7565.6215.9786.4536.5445.4045.8166.4645.9576.1666.6625.615.816.0685.8066.2946.5245.6885.5246.0075.6875.9436.3935.5985.4945.7076.2846.276.5895.5255.3655.9525.8885.5156.9395.6485.3155.9015.9995.7516.7225.5075.6335.7965.8925.6325.9475.2695.735.7845.6945.8985.985.1965.7655.6755.7615.7846.8835.1695.7555.7865.8685.8546.7455.2415.8555.9975.6575.9966.4585.3365.795.8635.855.8646.3935.5555.3895.6725.802平均线宽5.9836.5105.4155.6605.8555.854CPK1.510.741.041.321.081.365.2、化金前后线宽数据总结： 表八： 序 号单位：mil蚀刻后镀金后1平均线宽5.283 5.265 CPK1.041.322平均线宽5.185 5.154 CPK1.081.365.3、数据分析：后线宽到镀金后的线宽变化小于0.05mil，可以忽略不计，线宽CPK有所上升，因蚀刻后Rogers 4350材料的毛边对宽度的影响较大，经过磨板和微蚀后线边变整齐；三、特殊材料蚀刻过程控制总结：1、通过以上数据分析，根据客户要求孔铜为最小25um以下时可采用加厚45min（图电前面铜铜厚30um以内），孔铜要求最小25um以上时加厚60min（图电前面铜铜厚30um以上）的实际情况，设计参数为如下： 表九：范围公差值要求项孔铜25um厚径比8：1孔铜25um或者厚径比8：1公差0.5mil (CPK1) 公差1mil (CPK1.33)最小原稿间距5