PCB基板涨缩的判定与测量1

1、10/23/20211涨缩的判定与测量涨缩的判定与测量10/23/20212讲解内容框架讲解内容框架涨缩的判定涨缩的判定涨缩发生的时机与原因涨缩发生的时机与原因涨缩的测量涨缩的测量涨缩的改善与预防涨缩的改善与预防case study10/23/20213涨缩的判定涨缩的判定1.1.涨缩是物体在受环境作用下尺寸发生变化涨缩是物体在受环境作用下尺寸发生变化的一种现象。和其息息相关的环境因素有的一种现象。和其息息相关的环境因素有温度和湿度温度和湿度其次制程中的外力作用也会其次制程中的外力作用也会引发涨缩引发涨缩本次讲解就主要针对非环境作本次讲解就主要针对非环境作用引发的涨缩现象。用引发的涨缩现象。1

2、0/23/202142.2.当涨缩作为一种生产异常出现在制程中时它就由一种普通现象演变为灾害性现象对制程和生产稳定造成强大的冲击力。在pcb业界涨缩出现将给产品带来一系列的隐患其特点为a.发生性高b.破坏力大c.侦测性低d.批量性e.不稳定性10/23/20215特性分析特性分析特性特性分析发生性高随着pcb板向多层高密度型发展涨缩已成为如影随行的异常不断挑战产品的稳定性困扰高阶产品的质量管理。破坏力大当涨缩作为异常出现时它造成的破坏力就是报废。除了可以花大成本挽救一部分外没有重工的可能性。侦测性低异常发生前不可以预知规律性不强异常发生后通常以其它形式表现如钻偏铆偏内短外偏等。批量性异常发生时

3、不会是单一数量而是生产过程中使用同一参数的一批产品。不稳定性异常受影响的因素过多生产中有任意参数变更都会引起涨异常的发生。10/23/202163.3.引起涨缩异常的要因分析引起涨缩异常的要因分析为何涨缩为何涨缩料法人内层底片检测是否按标准进行底片制作时是否按抓好的补偿进行预放或预缩机压机升温速率是否均匀压机热盘温度均匀性是否达标钻靶机钻靶精度是否达标环季节天气变化内层板棕化后放置条件压合冷压设置的冰水温度底片放置的时间和条件基板底片的尺寸安定性基板的厚度以及铜厚内层补偿值是否抓准p/p的物性与基板的匹配性板层多少及板厚是否一致残铜率及工程迭构设计钻靶前是否冷却至室温压合参数设置是否合理10/

4、23/202174.钻孔钻孔x-ray照看方式照看方式comp面左左上上右右下下异常板广告牌顺序异常板广告牌顺序第一步第一步确定孔偏的程度及趋势确定孔偏的程度及趋势从孔密集区看起从孔密集区看起某区域全部某区域全部与内层与内层pad切破超过切破超过180 为非常严为非常严重重切破超过切破超过90 为严重为严重偏切为偏切为异常异常未切为正常。未切为正常。第二步第二步判定原因判定原因如整如整pnl或部或部分分step有发生异常以上现象有发生异常以上现象查查看靶孔与外围孔状况看靶孔与外围孔状况8层以上板层以上板首先确定同心圆状况。首先确定同心圆状况。第三步第三步如外围孔与靶孔表象不如外围孔与靶孔表象不

5、符符测量靶距测量靶距检测压合是否有检测压合是否有钻靶异常。钻靶异常。10/23/20218孔內層pad隔離層切破90切破180 5.5.角度判定與計算偏移值角度判定與計算偏移值10/23/202195.5.5.1 涨缩异常表现的形式a.层偏内s.涨缩表现为层偏内s多为8层以上板层间不对称造成压合过程中层间涨缩变化大小不同引起层间线路对位偏差如果不同网络线路迭加且导通孔连接到不同的网络即形成短路。b.钻偏.涨缩引起整板图形变形导致钻孔时局部或全部孔偏现象。c.外偏.因涨缩引起轻度钻偏钻孔修改机械坐标后外层曝光仍按照原比例生产即会引起外层整板或部分step曝光偏移。5.2 涨缩异常与相关异常的区分

6、5.2.1. 同心圆45层同时向4个拐角偏移可以确定为整板涨缩同心圆45层同时延y方向向外或向内可判定为y向涨缩同心圆45层同时延x方向向外或向内可判定为x向涨缩10/23/202110层次铆偏以8层板为例同心圆某一层次同时向一个方向偏移同心圆一边正常另一边同时往一个方向偏移以上归纳的为较为常见的几种涨缩与铆偏容易混淆的异常区分办法而实际生产中会出现更多更复杂的现象那样就需要我们凭借经验去做层别判定异常的真实归属。同心圆某一层延一个圆心朝不同的方向偏移10/23/2021115.2.2 涨缩与内短同心圆判定(查看是否存在层间偏移)。内层短路一般由底片漏光或吸气不良显影不洁等造成压合及基板的铜粉

7、铜屑和压合的铆钉屑也会引起内短。而涨缩引起的内短则是因层间涨缩差异造成只会存在于8层以上板因此只需要观察同心圆是否有涨缩即可判定涨缩对内短有多大贡献度。内短的原因判定还需要找点切片及数据分析涨缩引起的内短只能计算其贡献度单独的涨缩不会引起内短还需要加上钻偏层偏导致。如下图线路线路铜面导通孔介质层如果孔与线最小距离为8mil层间偏移2mil涨缩3mil钻孔偏3mil(以上皆偏上限或下限)导通孔就会连接到线路造成层间短路。10/23/2021125.2.3 涨缩与钻偏x-ray照孔确认假设以上为4个pcs以上孔偏方向如红箭头所示孔偏方向为离心式扩张偏移可以判定此板有整板内缩现象另有单pcs或部分p

8、cs的孔偏呈现出扩张式也可判定为涨缩异常。10/23/202113钻孔所有孔均向一个方向偏移如果压合钻靶未偏移即可断定为钻孔整体移位。当然钻孔钻偏大多数是bga密集区部分孔偏移判定人须根据具体情况做判断不可和涨缩引起的钻偏混淆。10/23/2021145.2.4 外偏与涨缩看孔环与孔偏移外偏导致原因一般有二其一外层底片对位失准其二底片涨缩。由于外层曝光为单面曝光底片对位为两面分开如果有一面对位不准即会造成单面曝偏如有两面整体向一个方向偏移即可判定为涨缩。这种判定是带有一些随机性但应该可以cover95%以上异常。两边板面孔对应孔环向同一方向偏移可判定为涨缩。涨缩造成的外偏多为整体性板两边的偏移

9、呈对称状有一定规律。外偏形成取决与底片对位及尺寸管控表现规律不明显。10/23/2021155.2.5 涨缩与靶偏x-ray看靶钻靶过程中会因设备精度问题加上人员操作不当引起靶偏不良涨缩的补偿钻靶也会引起靶偏两种靶偏是有分别的详见下图压合中央基准补偿钻靶发生3个靶孔同时延y轴向内偏或外偏现象为涨缩补偿钻偏其偏移标准看钻靶的补偿值压合钻靶补偿6mil为我司目前管控标准其对靶偏的尺寸影响计算方法如下10/23/202116中央基准补偿打靶的方式产品因涨缩造成靶距的实际值和工程的cam值不一致因此钻靶输入固定值时机器同时找不到两个靶心也就无法下钻必须设定补偿值才可以生产。所谓补偿值就是实际值和所谓补

10、偿值就是实际值和camcam值之间的允许误差。值之间的允许误差。如补偿值为6mil就说明实际值和cam值之间允许最大差异为6mil超过规格则无法生产。计算方法中央基准补偿对孔距和cam靶距造成差别值计算假设靶距有缩如上图实际孔距离l= 实际靶距l1+(cam靶距l2-实际靶距l1)/2,如果cam靶距=20 inch实际靶距比cam靶距缩6mil则孔距离l=(20-0.006)+0.006/2=19.997inch此时孔与实际靶位差别=(19.997-19.994)/2=0.0015inch=1.5mil.靶距中央cam距离cam距离实际靶位实际靶位孔位置孔位置10/23/202117靶偏的表

11、现形式如下图靶偏表现为三个靶孔同向一个方向偏移有一个或多个靶孔未能打中mark中心的异常通常延x方向偏移时3个孔会同时偏移延y向偏移时会根据补偿设定不同偏移的孔数一到三不定针对此状况钻靶人员必须遵守sop作业在固定频率内增加对机器的校正并规范作业姿势以减少靶偏异常的出现。10/23/20211810/23/202119涨缩发生的时机与原因涨缩发生的时机与原因涨缩影响最大的是环境而无论对环境做怎样管控涨缩变化也同样不可控制我们需要去做管控的是环境以外的其它部分。10/23/202120 1.絕對漲縮的測量 測量內層底片曝光前數據與壓合后數據對比。 1.1 4層板測量 因為4層板只有一張內層板壓合

12、前測量靶距壓合后mark中心鑽靶 后再測靶距即是其絕對漲縮數據至于層偏的影響一般可以不予考 慮。 1.2 6層板測量 6層板共有兩張內層板基本上為對稱疊構因此壓合后兩面漲縮差異 可以不考慮測量方式與4層板類似。 1.3 8層以上板測量 8層以上板因為層次排列不同內外層次壓合中會產生較大差異因此 需要建立標靶進行監控如下頁圖注。漲縮的測量漲縮的測量10/23/20212110/23/2021222.相對漲縮的測量 測量工程設定值數據與壓合后數據對比。 2.1 壓合后漲縮測量 壓合后產品可以選擇用x-ray鑽靶機測量靶距或標靶距離來判定漲縮 也可以將靶孔用mark方式鑽破后使用2d測量其數據。 2

13、.2 鑽孔首件后漲縮測量 壓合鑽靶選用中央基准補償式鑽靶當產品到鑽孔后靶孔已無法作為漲 縮測量的參考依據此時可以選擇待鑽板用鑽靶機mark方式鑽破外圍 孔用x-ray或2d測量孔距判定漲縮尺寸8層以上有標靶的可以同壓 合測量方式。 2.3 中測漲縮的判定與測量 中測板因為加上外層線路對漲縮的判定有一定遮蔽性。一般漲縮為批 量性異常但也會有鑽孔首件等個別漲縮異常板流入此時需要對異常 板蝕刻后造x-ray判定方式同鑽孔中測板已無可供測量的孔尺寸 漲縮 值不能測量。10/23/2021231.1 改善流程漲縮的改善與預防漲縮的改善與預防1.改善ok鑽靶成型無異常異常測量漲縮值知會pe修改補償鑽靶不同

14、補償做不同防呆標記鑽孔首件okng修改程式量產10/23/2021241.2 改善方式a.壓合異常.壓合鑽靶人員更換新料號后首先抽測10pnl板發現有漲縮異常首先知會當班組長組長要立即知會pe漲縮嚴重的(如漲縮異常比例超過50%或漲縮r值超過8mil或漲縮最大值超過10mil)開出異常反饋單會簽到pe及鑽孔中測如果為夜班開好反饋單交接給白班組長。對于異常板須復測10pnl根據測量數據選擇最佳補償值或篩選式鑽靶補償規格每次放寬2mil成型時撈槽作區分標記補償6mil撈2槽8mil撈3槽依此類推。b.鑽孔異常,當部分孔有切破內層pad時需要修改鑽孔程式修改程式時要根據偏孔程度分step進行修改修改

15、后經首件確認ok后量產如發現首件有漲縮偏破現象先確認壓合是否有做撈槽區分標記沒有做標記的料號須開異常反饋單會簽壓合中測pe等相關部門,對已有撈槽標記的料號無須開單。10/23/2021252.預防預防流程圖fa壓合曝光ok重設補償值申請新底片ng知會pe出貨通知工程鑽靶測量漲縮值量產10/23/2021263.補償值的設定方式y向補償值(r)=漲縮值(r)/cam值(y)x向補償值(r)=漲縮值(r)/cam值(x)漲縮值(r)=壓合后靶距(l)-cam值(y or x)計算結果精確到1/10000位1/10000后的尾數一般使用棄尾法也可以使用四舍五入法。例某料號工具規格為 a1b1=20 b1c1=4.5 壓合后實際測量靶距為y=19.9928x=4.4991原內層預放為x=y=1.0003請計算內層底片預放應改為多少y向根據r=r/y=（19.9928-20）/20= -0.0072/20= -3.6/10000x向r= (4.4991-4.5)/4.5= -0.0009/4.5= - 2/10000所以內層預放y向增加0.00036實際為1.0006x向應增加0