pcb工艺内短问题分析及控制策略

1、abstractprinted circuit board (pcb) is one of the main parts of the electronic products and is the carrier of the electronic components. during producing, the inner layer short is the main reason which causes the reject. with the development of the electronic manufacturing technology, the average la

2、yer of pcb products is increasing rapidly and the structure becomes complicated, which make the inner layer short much more serious. this is the major block restricting the development of the high-tech pcb. for this reason, it is meaningful to study the causing mechanization of the inner layer short

3、 and offer the solutions to solve this problem.this paper studies the main reasons that cause the inner layer short and proposes solving methods, which can optimize processes and save the costs.the deformation of film can be affected by precondition duration, storage environment and exposure time. a

4、fter the study, we find that the dimension deformation of black film accesses to a standard value when lay up more than 24hr before plotting. after plotting, the size of black film in 9hr turns to be lengthening. the size of film can be affected by the temperature and humidity and the appropriate st

5、orage environment is defined in this paper. we also find that 100 mm kodak black film contracts 0.00724pm after exposure once on fully-automatic exposure machine, which can help us monitoring the deformation of the film.the deformation of inner core is measured and analyzed by 2d measurement instrum

6、ent and x-ray target-shooting machine in the paper. the investigation of factors include the baking sheet time, the residual copper rate and the structure, which provide the reference for the engineer to obtain more accurate film compensating factor in the engineering practice of multilayer board. i

7、t is observed that for ordinary symmetry structure board, baking after board cutting shows little impact on deformation. it also found linear relationship between residual copper rate and shrinkage, the lower the residual copper ratio, the greater the shrinkage. and the sizing rule of several specia

8、l laminated structures is summarized. what's more, a calculation model for shrinkage isproposed, and the result is consistent with the actual value when use it to calculate the inner sizing of a six-layer board.the impact of drilling parameters and materials on wicking is discussed using experim

9、ental design optimization. the optimum drilling parameters of two kinds of materials with different aperture are given respectively. it is found that we can increase manufacturing efficiency with cost neutrality by promoting the feeding speed and the retracting speed of the 0.25mm and 0.3mm drills t

10、en percent. we also find that the length of wicking can be reduced twenty percent by increasing the rotating speed of the 03mm drill from 115kr/min tol35kr/min.key words: pcb; inner short; sizing; film; wickingin目录摘要iabstract ii1绪论1课题的目的及意义11.2 影响内短的关键因素分析11.3国内外研究现状31.4全文内容安排72菲林涨缩规律研究2静置时间的影响92.2存

11、放环境的影响112.3曝光次数的影响122.4本章小结173板材涨缩规律研究3烤板时间的影响183.2内层残铜率的影响203.3压合结构的影响233.4 多层板压合尺寸计算模型研究303.5本章小结374钻孔灯芯效应控制能力提升4钻孔参数的调整394.2板材种类的选择434.3本章小结505总结与展望5全文总结525.2展望53致 谢54参考文献55附表灯芯效应钻孔参数的调整实验参数组合58附录作者在攻读硕士学位期间发表的论文591. 绪论1.1课题的目的及意义印制电路板(pcb, printed circuit board)或者印制线路板(pwb, printed wiring board)

12、是电子工业的重要部件之一、是承载电子元器件的母体。据统计，2010年全 球pcb较2009增长9%,中国增长12.5%o行业人士分析，2011年全球pcb行业 将继续平稳发展，预计将增长6-9%,中国则有望增长9-12%lijo与此同时，表而封 装元器件小型化、轻量化和多功能化的发展，促使印制线路板趋向高密度、高可靠 和多层次方向发展。研制和开发多层印制线路板制造技术，使印制线路板制造手段 更加高、精、尖方能适应电子技术发展的需要。为此，国务院提出要加快电子元器 件产品升级，提高新型印刷线路板等产品的研发生产能力，初步形成完整配套、相 互支撑的电子元器件产业体系，进一步提高岀口产品竞争力，保持

13、国际市场份额等 目标和举措。为保证在激烈的竞争中处于优势地位，pcb制造企业必须通过不断研发高附加 值的先进基板和改进工艺优化参数两种途径来适应近乎苛刻的市场需求。内层短路 是指多层板中间层或者层间的短路问题，是一直困扰线路板行业的共性的关键问题， 它不仅与线路板企业的技术水平和控制能力有关，还与材料厂商的制造工艺、材料 选择、控制方法有密切关系。随着电子制造技术的深度发展，pcb层数增加，结构 复杂化，内层短路引起的技术问题日趋严重，从而严重影响了高端pcb行业的技术 进步及新产品的研发进程。为此，本文通过深入研究内层短路产生的机理，提出解 决内层短路问题的具体措施，为行业高端pcb的开发和

14、技术进步扫清障碍，进而提 升pcb企业的研发能力及降低企业的生产成本和提高效率，实现企业绿色制造和可 持续发展。1.2影响内短的关键因素分析常见的内短不良图片如图11所示，主要包括层偏、涨缩、杂物等，涉及的工序有内层图形转移、压合和钻孔。图1-1 常见内短不良图片物多层印制线路板制造中，原材料的尺寸稳定性，基材与铜箔的热膨胀系数，以 及基材中聚合物的玻璃化转变温度都是可能造成内短的因素。其中，热膨胀系数直 接决定了压合过程中的变形量，其影响更为显著。在制作菲林与图形转化过程中，就会产生人为和机械的误差，主要包括以下几 个方而：菲林在保存和使用过程中，由于温度与湿度的影响导致尺寸伸缩而造成 的通

15、孔位置偏差；光绘底片复制成重氮底片时，人为和设备所造成的偏差；图 形转移过程屮由于人为视觉差异的定位精度造成的孔位偏差。这些是印制线路板制 造过程的综合误差，根据军标和国际标准规定，其综合误差值不应大于导线的宽度。 若超过标准和工艺规定尺寸范圉，就会造成多层印制线路板内层短路。在菲林制作、图形转移、叠层、压合和钻孔过程中，都必须进行定位，而定位 方法和精度也是导致内层短路现象的重要因素。定位精度是定位设备、牛产设备、 环境条件、工艺技术和加工过程等诸多因素综合影响的结果，最容易造成多层板内 层图形偏移进而产牛内短问题。压合是板材产生尺寸变形的主要工序，因此，压合的定位方法、工艺参数以及 设备状

16、况，都是造成多层印制线路板内层短路的因素。钻孔质量也是导致内短的因 素之一，这主要表现在两个方面：钻孔精度导致的孔位偏差和灯芯效应。这些都与 钻床精度、钻咀刚度以及钻孔参数等有关。另外，在多层板的制作过程中，操作失误也会导致内短，例如未及时清理铜箔 屑和钏钉屑从而造成短路。总之，内短问题是人、方法、机械、环境、物料这五大因 素综合作用的结果，而木课题的主要研究内容是其中的工艺因素，具体包括层偏、涨 缩以及灯芯效应等。1.3国内外研究现状131芯板自身性能的影响多层印制线路板是由内层芯板、半固化片和外层铜箔压合而成的。线路板的性能与材料自身特性密切相关，并且随着层数的增加，对材料的性能要求也随之

17、增加，特别是对材料热性能的要求。半固化片是以玻璃布为基材，浸以预调好的树脂溶液， 经烘干处理而成，其中树脂呈半固化状态。内层芯板多为覆铜箔压合板，根据树脂系统的不同，乂分为环 氧 树脂基（fr4）、聚酰亚胺基（pi）等。覆铜板是将半固化片单面或双面配上铜 箔， 在加热加压的条件下制成的。热压后，半固化片中的树脂呈不可逆的固化状态。铜箔 可分为压延铜箔和电解铜箔，其中压延铜箔主要应用于挠性印制电路以及其他 的一些 特殊用途上，普通pcb使用的铜箔多为电解铜箔。在制作过程中，芯板、铜箔以及半固化片本身的材料特性会对线路板性能产生 影响，主要表现在以下几个方面：（1）残余应力 半固化片的制造过程是连

18、续的，即玻璃布经过浸胶系统连续上胶， 在上胶过程中有一定的张力。半固化片从b阶材料通过高温加压制成板材，在标准加压成型过 程中，需要提供足够的压力使树脂流动充分以便赶走或雾化玻璃纤维布中滞留的空 气和挥发份，使板材有一定的内应力。芯板屮的内应力是导致多层pcb内层收缩的原因实际生产过程屮，通常 采用烤板尽可能减小芯板的内应力，从而保证芯板尺寸的稳定性。孔令文测量了芯 板预烘对6层pcb尺寸稳定性的影响，其中用于实验的芯板尺寸规格为 381mmx508mm,厚度为0.3mm。测量数据表明，预烘之后板材的收缩较不烘板小，a未烘板a烘板经向收缩 纬向收缩53 ppm2.47 ppm2.72 ppm1

19、.06 ppm表1-1 预烘对pcb尺寸稳定性的影响如表1-1所示。袁欢欣习等通过实验表明残余应力对pcb翘曲度大小、尺寸涨缩程度以及耐热 性等性能影响明显，并提出通过压合程序优化能有效地释放残余应力，从而改善品 质。(2) 材料热膨胀系数不匹配铜箔、半固化片和芯板的热涨系数存在差异，是导 致pcb过程尺寸变化的主要原因，主要表现为半固化片的热涨系数大于铜箔的热胀系数。对半固化片而言，由 于采用玻璃纤维编织并涂覆半固化状态的树脂制成，半固化片的经纬向的纱数一般 也不相同，因此还导致压合过程中经纬向收缩不一致。1.3.2菲林制作和使用误差影响菲林尺寸变化的因素很多，其变形过程也是及其复杂 的。有

20、研究指出，影响菲林尺寸变形的主要有四个因素：相对湿度、温度、烘干温度、自身老化。相对 湿度对菲林的影响主要是由于片基对湿气的吸收和释放所造成的。在一定范围内， 温湿度造成的尺寸变化都是可逆的。王一雄则指出，引起菲林尺寸变化的主要因素 是温度、湿度、显影处理、烘干温度、运输滚轮应力、保存等。菲林尺寸是热胀冷 缩，湿涨干缩，且温度引起的尺寸变化是可逆的，而湿度造成的变化是不可逆的。 烘干温度过高，会引起胶片的不可逆伸长。柯达公司的apr7胶片的湿度线性膨胀 系数为每rh0.0009%，科尼达公司的pcb-7胶片的湿度线性膨胀系数为每 rh0.0009%,热涨系数为每°c0.0008%91

21、o有研究表明，菲林对应于温湿度所产生的变化，本质上是各自独立而且还具 有累积性。不过岀自温度变化所发生的涨缩反应会来得快一些，而对于湿度的反应 却需要好儿个小时。重氮片以其特有的价格优势在印制屯路行业得到广泛应用。在阻焊的图形转移 中，常常先用价格较高的黑片（银盐片）制作母片，再用重氮片复母片，曝光时就 使用重氮片（黄片或棕片）。郭宏斌的研究主要是考虑静置、及存放温湿度对重 氮 片尺寸涨缩的影响。结果表明，重氮片在制作胶片前先开袋静置有利于尺寸的稳定， 静置时间要求大于8小时，静置的最长时间没有具体要求。重氮片在经过对版、曝光、 存储等多因素影响导致变形后，再经过恒温恒湿条件下静置，尺寸不能恢

22、复到在制作 时的最初尺寸。王一雄还补充了运输滚轮应力这一因素的影响，滚轮拉力 将使底片明 显拉伸。另外，照相底片的保存和运输对底片尺寸的影响也非常大。一般情况下，对于 未开封的原装底片，应保持在相对湿度50%,温度20°c的条件下储存和运输。在底 片使用之前，应对底片做尺寸稳定性处理，即：将底片开封，去除内包装，使之与 环境空气接触24小时以上。在底片曝光、冲洗后也应对底片做尺寸稳定处理，使之 恢复到偏差允许范围内1叨。菲林长宽方向不是绝对相等的，所以对数据的处理也是一个问题。曾芳仔等人 对与这种四边尺寸的数据处理采用了筛选配套方法进行了处理。1.3.3层偏、涨缩 从跟踪内层板尺寸变

23、化过程中发现，薄的内层板在图形转移蚀刻后，尺寸往往产生变小的现象，因此实际牛产中通过内层补偿系数对尺寸收缩进行补偿。至卓 飞高线路板有限公司江正全，龙云召等在补偿系数浅谈一文中阐述了补偿系数 的原理及重要性，总结了影响补偿系数准确性的因素及原因，并根据个人经验概括 了补偿系数的整理内容“役深圳深南电路有限公司崔荣等人提出，利用erp信息改善多层pcb对位精度， 即通过知识管理在erp中的应用，总结前期的知识和工作经验，梳理过程中的数据， 通过分类、传输、汇总至中央知识系统，在后续处理类似对位相关问题时，能够充 分 利用前期的知识和数据，对后续对位提升，补偿系数准确性，起到很好的作用i。汕头超声

24、印制板公司朱秀峰简要总结了 pcb板件尺寸胀缩的原因，并针对性地提 出了相应的生产过程中的变异监控及应对措施w 台光电子材料（昆山）公司辰光对印制线路板短路的一般现象、类型、原因及对策作了简单的阐述冈。信息产业部电子第十四研究所杨维生在简单介绍多层印制板压合工艺的基础 上，对多层印制板翘曲的产生原因及减少翘曲的方法进行了较为详细的论述u%南 美覆铜板厂有限公司张家亮从固化工艺上进行分析，提出了降低覆铜板内应力的基 本措施门叭内层残铜率越低，层压后的树脂收缩越大。有研究表明0，相同的芯板厚度、配 本及层压条件，当内层铜积从70%下降至10%时，层压后尺寸的收缩增大30-50%o134灯芯效应严重

25、的灯芯效应会成为阳极玻纤束漏电(caf： conductive anodic filament)的 “导火索"，从而影响pcb后期使用性能。lando等人的研究证实了在孔到孔、孑l 到线、线到孔、线到线四种形式中，孔到孔的形式是最容易诱发caf的，线到线的 形式是最不容易产生ca的。rudra等人】数据也证实了这一发现。konstantine (gus) karavakis等人列的研究表明孔壁的质量对pcb的总体质量有 很大影响，现行的通孔钻孔方法会诱使玻纤与树脂表面产牛应力并h造成孔壁到孔 壁z间或者孔到线z间的漏电。如果想得到更小的孔径就必须优化钻孔工艺，比如 采用激光钻孔等。t

26、arun amla等人【绚研究证实了玻纤表面光洁度对绝缘电阻有很大的影响，而树 脂体系对其影响更为大。所以选用合适的玻纤布和树脂会对产生灯芯效应的pcb起 到更好的保护作用。c.hillmanf261的研究也证实了粗鲁的钻孔会导致过度的损伤和分 层，使得铜镀液渗入到印制板的内层，产生灯芯效应并加速caf的发生。这会减小 导体间距，并随时间推移发生caf失效。台湾的白蓉生教授1勿指出小孔钻针要高转速低进刀速以减小扭力，并口降低偏 转以减少摇摆进而减轻孔壁粗糙度。钻孔粗糙再加上过度除胶渣会导致玻织束中超 量渗铜(即发生灯芯效应)。如果玻织布中出现断裂那么将加剧灯芯效应的产生， 并成为之后caf的隐

27、患。绝大多数pcb厂商都希望通过建立一个完整的测试模块来研究灯芯效应的影响以及改善措施。在不增加成本投入的同时，业界首先想到的就是通过改善与灯芯效 应最直接相关的钻孔工艺来控制灯芯效应。为此，国内外研究人员也做了相关的研 究工作。akiko kobayash等人凶用如图12所示图形结构对pcb可靠性进行测试。 通过调节模块中相邻孔间距来测试不同制程下的可靠性。a）电路图形图u-2姐测试模块结构 （c）孔別几结构深圳市博敏电子有限公司的黄坤平用正交法对钻孔参数进行了研究。试验选 取了钻机转速、进刀速和退刀速进行三因素三水平试验，并用l9（3°）正交表确定9组 参数组合。试验孔径分别为0

28、.30mm、0.50mm和1.00mm。试验后，黄用最大孔壁粗 糙度作为指标分析试验结果，得出三因素对孔壁破坏贡献率排序为：进刀速退刀速 钻机转速。深圳市兴森快捷电路科技股份公司的刘兰等人】研究了进给量对机械钻微小孔 的影响。当切削温度较高吋，易于在切削区域周围的纤维与基体界面产生热应力； 当温度过高时，树脂熔化在切削刃上，导致加工和排屑困难，刀具磨损比较严重， 反过来刀具的磨损又会导致产生更多的热量。这样进给量就会对孔壁质量和钻阵质 量产生影响，其中对孔粗和钻针磨损的影响尤为突出，这样也就加剧了灯芯效应的1.4全文内容安排本文共五章，各章节内容分配如下：第一章“绪论"，主要介绍课题

29、的目的，并对 影响内短的关键因素进行分析，介绍目前的国内外研究现状，阐述本文研究的意义，并对本文的主要内容进行概要说 明。第二章“菲林涨缩规律研究”，主要对菲林在使用过程中的变形进行研究，对静 置时间、存放环境和曝光次数进行规范。第三章“板材涨缩规律研究”，通过实验、模拟和力学模型的方法研究芯板在加 工过程中的尺寸变形，探索烤板时间、内层残铜率以及压合结构等因素对涨缩量的 影响。第四章“钻孔灯芯效应控制能力提升”，釆用实验优化设计的方法考察钻孔参数 对灯芯长度的影响，并对比两种板料的抗灯芯效应效果，分别给出最优的钻孔参数 以供实际生产参考。第五章“全文总结与展望”，总结本文的研究内容，提岀本课

30、题设计中的创新点。2. 菲林涨缩规律研究目前pcb产业的图像转移除了直接镭射技术（ldilaser direct imaging）不需要 载体外，都需要菲林、丝网等载体。而且ldi虽然己经发展超过三十年，但目前全球 ldi类设备的总安装数量也只有500台在当前的印制电路制造技术中，使用菲林 做图形转移还是当前的主流技术，无论是釆用干膜光致抗蚀剂（简称干膜）或液态光 致抗蚀剂（简称湿膜）工艺，都离不开菲林。在生产某一种线路板时，必 须有一套相 应的菲林。印制板的每种导电图形（信号层电路图形和地、电源层图形）和非导电图 形（阻焊图形和字符）至少应有一张菲林。菲林是印制线路板生产的前道工序，菲林 的

31、质量直接影响到印制板的生产质量。可以说菲林的尺寸稳定性决定了后续的每一层 图形的尺寸精度，菲林的涨缩是导致层偏的重要因素之一卩2】，所以，研究菲林存放环 境对菲林涨缩的影响及规律，提高菲林的尺寸稳定性，对于提高卬制线路板的工艺质 量，降低报废率，提高企业的生产效益，有着极其重要的意义。木部分主要从以下三个方面探讨菲林的涨缩规律，分别为：静置时间的影响、 存放环境的影响以及曝光次数的影响。2.1静置时间的影响黑菲林未使用时用内面涂有黑漆的袋子真空包，袋内保持相对湿度为50%rh, 在光绘前，需要将菲林转存进光绘房，平放在存放架上，打开袋子，提前静置一段 时间，使菲林适应室温，这样绘出的菲林尺寸较

32、稳定。实验安排如下：将一袋柯达apr7黑菲林开包后，取出6张，每两张为一组， 分为三组，每组的静置吋间分别为llhr. 18hr. 32hr,做好标记，静置后绘制菲林， 然后分别存放在菲林房菲林架上。测量并记录这6张菲林在绘出后72hr内的四边尺 寸的变化。表21 不同静置时间的菲林尺寸变化数据挣置时 fu) - hr菲林编号参数ay1ay2xi1118稳定值i止波动/ nzx负波动变形系数稳定值1_止波动/ 口负波动偏差值，dq变形系数稳启值i正波动/ ice负波动偏l值dq变形系数稳定佰i正波动/ it7e负波动32变形系数稳宦值正波动/o: 负波动偏 ltll dd变形系数稳定值|止波动

33、ieze负波动偏差l nm0.0000-0.00320.005900080-0.00810.0054-0.01360.0078-0.01060.04940.000100.01790.0089-0.01020.04300.00009-0.01120.0082-0.00780.03080.000070.01150.0040-0.02160.0097-0.00140.0054其”的幺以订书陡文女下:0.04120.000090.0058-0.01500.0169-0.01130.0132-0.0122004850.000100.01590.0140-0.00860.04430.00009-0.002

34、50.0090-0.01470.03830.0000s0.00200.00550.01480.03640.0000s0.01360.01860.006300137-0.01130.0124-0.01350.0114-0.00s00.03410 000110.00500.0630-0.00s30.03110.000100.00260.0178-0.00320.02930.000080.01s30.0111-0 00610.03130 000090.03530.01920.02670.0052-0.00820.0032000660.0111-0.00990.03810.000120.03240.0

35、091-0.00950.03430.000110.02150.0107-0.01100.03450.000100.02090.0112-0.01060.02760.00008稳定值二放置后菲林尺寸和尺寸最大值尺寸最小值/采样数2；偏差值二稳定值.下机尺寸;变形系数二偏差值/下机尺寸；正/负波动二放置后菲林尺寸最大值/最小值稳定值；考虑到三组黑菲林的设计尺寸都不相同，单纯的比较偏差值并不能真实的反应静 置时间对菲林涨缩的影响，将偏差值除以下机尺寸得到的变形系数是除去了设计 尺寸 的影响的，所以比较变形系数才能更为准确的反应静置时间对菲林涨缩的影响。但是 由于本实验过程中未及吋采集到静置吋间为ll

36、hr的两张黑菲林的下机尺寸，所以也就 没有这一组的偏差值和变形系数。比较静置时间分别为18h和32hr的菲林变形系数得 到表22所示。表2-2不同静置时间的菲林变形系数统计序号静置时间/hr平均变形系数1180.000102320.00008从表中可以清处的看出，静置吋间为32hr的黑菲林其平均变形系数比静置吋间为18hr的菲林要小0.00002,也就是说静置时间为32hr的黑菲林与静止时间为18hr 的黑菲林相比，毎100mm长度方向上要少长0.002mmo当菲林的单边长为500mm 时，两者的尺寸差距就达到了 0.01mm,而新菲林的验收标准为±0.03mm,因此，静 置时间的长

37、短对菲林尺寸的影响还是很大的。考虑到这三组菲林的单边设计尺寸相差在±40mm内，尺寸相差不大，且非线性 变化，所以其偏差值具有一定可比性。三组菲林的单边实际尺寸见表23。表2-3不同静置时间的实际设计尺寸序号静置时间/hry方向/mmx方向/mm111470.15350.14218480320332460360将菲林架上的六张菲林的稳定偏差值做散点分布图，如图21所示。可以发现, 随着静置时间的延长，菲林的偏差值向x轴靠拢，即菲林的尺寸与标准值越接近。不同静置时间菲林的四边稳定方差值分析0.04 -3 2 10 1 o o o o o o o o o o<超粒«121

38、8322.2存放环境的影响由于菲林主要存放在两个无尘房内，两个无尘房无论是在空间大小、存放机器 设备数量还是工作人员数量等方面都不一样，其实际的温湿度也不一样，而对于菲 林尺寸稳定性来说，两个最人的影响因素就是温度和湿度。故研究存放环境对菲林 涨缩的影响，实际也就是比较在两个不同的温湿度环境中菲林尺寸的稳定性。同吋 结合品牌这一因索的影响，本实验使用了两种品牌的菲林，比较存放环境的同时， 也比较不同品牌之间尺寸稳定性的差异。实验具体安排如下：使用奥宝的光绘机绘制四张相同尺寸的黑菲林，其中柯达 两张，华卓两张，两品牌各取一张存放在菲林房菲林架上，另两张存放在阻焊房黑 菲林菲林架上，跟踪四张菲林绘

39、出后48hr内的尺寸变化数据，并记录环境的温湿度。表2-4 不同存放地点不同品牌菲林的平均变形系数统计序号存放地点平均温度/°c平均湿度/%rh柯达华卓1菲林房22.656.00.000090.000072阻焊房21.549.20.000060.00006由表24可知，菲林房和阻焊房的平均温度分别为22.6°c和21.5°c,相对湿度分 别为56.0%rh和49.2%rho在这种温湿度下，光绘后，存放在阻焊房中的华卓和柯 达的菲林单边平均每100mm拉长了 0.006mm,存放在菲林房中的两种菲林单边平均 每100mm拉长了 0.007-0.009mm。也就是说，

40、两种品牌的黑菲林，存放在阻焊房中 比存放在菲林房中的变形要小，而两个存放地点的温度相差不大（在0.9°c内），主 要差界在于相对湿度，两者的相对湿度相差6.8%rho由此，为使菲林尺寸更加稳定, 阻焊房的湿度应相应降低。表2-5阻焊房屮两品牌四边变形系数统计品牌y1y2xix2平均值华卓0.000060.000060.000060.000060.00006柯达0.000060.000070.000040.000060.00006就品牌因素而言，在菲林房中，华卓的比柯达的平均变形系数小0.00002,即华 卓的尺寸更稳定，在阻焊房中，两者的平均变形系数相同，但具体来看菲林四边的 变形系

41、数，见表25,从表中可以看到，虽然柯达的平均变形系数和华卓的一样都是 0.00006 ,但是华卓的四边变形系数都是0.00006 ,而柯达的四边变形系数在 0.00004-0.00007内变化，也就是说其四边的变形速度不一致。总体來说，对于静置稳定性而言，华卓这一品牌的黑菲林无论是平均变形系数，还是四边变形的一致性，都比柯达的要好。2.3曝光次数的影响新菲林牛产后存放于菲林房，待复投单再测量时菲林的涨缩不合良高达64.5%（以+/0.03mm管控）；前序研究表明温湿度以及静置时间为菲林涨缩的主要原因， 但是在菲林的使用过程中尚存在其它方面的影响因素，如曝光次数。以下两个实验旨在得到手动和自动曝

42、光机上黑菲林尺寸随着曝光次数的变化规律。2.3.1手动曝光机上黑菲林尺寸随曝光次数的变化规律针对两张品牌菲林在手动曝光机上曝光时尺寸变化，实验测了曝光次数为20、40、60500时板上显影后的尺寸，用显影后的两边尺寸减去菲林标准尺寸（x向450mm, y向500mm）得菲林两边涨缩值。图22 （a-b）分别为柯达和华卓菲林尺寸涨缩值与曝光次数的散点图。通过散点图 可知，随着曝光次数的增加，柯达菲林短边（x）、华卓菲林短边（x）和长边（y） r 寸有明显的缩短。这表明手动曝光机上，随着曝光次数的增加，菲林尺寸是缩短的， 菲林涨缩值与曝光次数存在相关性。进行相关分析，求出曝光次数和菲林尺寸 涨缩值

43、 的相关系数，见表26。表2-6菲林涨缩值与曝光次数的相关分析分析对象相关系数p值样本数曝光次数和柯达菲林x边涨缩值-0.7150.00118曝光次数和柯达菲林y边涨缩值 0.1600.52719曝光次数和华卓菲林x边涨缩量-0.7320.00022曝光次数和华卓菲林y边涨缩量-0.7030.00120当0<|r|<l时，表示两变量存在一定程度的线性相关。一般按三级划分:|r|<0.4 为低度线性相关；0.4寸|<0.7为显著性相关；0.7<|r|< 1为高度线性相关。由表26中 相关系数大小可知柯达菲林x边涨缩值、华卓菲林x边涨缩值和y边涨缩值与曝光 次数

44、为高度线性相关。采用一元线性的回归模型y二a+bx,其中y为菲林一边尺寸的涨缩值，x为曝光次数。来拟合菲林涨缩量与曝光次数的关系。对柯达菲林x边涨缩值与曝光次数的 一元线性拟合图，如图23。拟合线图柯达菲林x边涨缩® （um） =1.8930.02644星光次数o-510020030010050032 图r-sq51. 1%r-sq(iq®>4& 1%柯达菲林x边涨缩值与曝光次数的一元线性拟合同理，就华卓菲林x边涨缩值与曝光次数，y边涨缩值与曝光次数进行回归分析, 得到对应线性拟合方程。将三种拟合结果整理见表2-7o表2-7 菲林尺寸变化一元线性冋归分析结果分

45、析对象斜率截距标准差s判定系数r2柯达x边-0.02641.893.9415351.1%华卓x边-0.047712.47.5509853.5%华卓y边-0.0513-19.98.4780449.4%在一元线性回归分析中，回归系数显著性的（检验、回归方程显著性的f检验， 相关系数显著性i检验，三者等价的，检验结果是完全一致的。对一元线性凹归，只做 其中的一种检验即可。对柯达x边涨缩值与曝光次数的回归方程进行显著性的f检验：1）提出假设h0:卩1=0柯达x边涨缩值与曝光次数之间的线性关系不显著2）计算检验统计量f- ssr/1 msr 260.13 一卜=16 /4sse/（n-2） mse 15

46、.54 *3）确定显著性水平a=0.05,并根据分子自由度1和分母自由度16找出临界值fa=4.494）作出决策：f>fa,拒绝h0,线性关系显著。同理计算出华卓菲林x边涨缩值、y边涨缩值与曝光次数的检验统计量f,找 出临界值fa,结果见表28。表2-8 菲林涨缩冋归方程显著性检验结果检验对象f值fa值决策柯达菲林x边涨缩值和曝光次数16.744.49线性关系显著华卓菲林x边涨缩值和曝光次数23.24.35线性关系显著华卓菲林x边涨缩值和曝光次数17.554.41线性关系显著回归方程的显著性检测结果显曝光过程中示菲林尺寸涨缩值与曝光次数存在显著的线性关系，随着曝光次数的增加，菲林尺寸缩短

47、。冋归方程的斜率反映了一定 尺寸的菲林每曝光一次吋的缩短量。因此手动曝光机上，450mm柯达菲林每曝光一 次尺寸缩短0.0264|im, 450mm华卓菲林每曝光一次尺寸缩短0.0477pm。由此可以 看出柯达菲林的抗曝光变形能力比华卓菲林好。232全自动曝光机上黑菲林尺寸随随曝光次数的变化规律 在线跟进内层全白动曝光 机的生产，采用二次元测量仪测量曝光前后菲林的尺寸及曝光次数，统计分析菲林变形率和曝光次数的关系。内层生产用菲林均为柯达菲林，跟测在全自动机上生产湿膜板时菲林曝光前后x边loorai尺寸费形駅(um)-12j-714.8-2505007501000y边】00皿 尺寸芟形fit (

48、um)的尺寸，计算出菲林曝光后的变形率，将变形率换算成每100mm尺寸上菲林的变形 量，如图24所示。-2is 2-4 母林100mm r寸变形量与曝光次数的散点图数据显示菲林在全自动机上曝光后，尺寸有不同程度缩短，长边(y)数据显示随 着曝光次数的增加，菲林尺寸逐渐缩短。长边数据有较明显的线性规律，故对长边 数据做回归分析。对长边数据同一曝光次数下的数据进行处理(取变形量的平均值)，得到数据见表2-9o表2-9曝光次数与菲林变形量整理数据曝光次数60911022073445208601100菲林100mm尺寸变形量(pm)-2.36-2.20-2.47 -2.98-3.15 -4.34 -7

49、.32 -10.2用minitab对表44数据进行回归分析，结果如下：冋归方程:菲林100mm尺寸变形量=-1.39-0.00724曝光次数；s二0.620570r2=96.0% r2 (调整)二95.3%minitab的回归分析题供了方差分析结果，方差分析给出了 f检验统计量值，和 显著性概率p值，查f分布临界表得显著性水平0.05时f临界值，整理数据见表210。 f统计量明显大于f临界值，这表明菲林变形量与曝光次数显著的线性关系。表210菲林变形量与曝光次数方差分析差异来源自由度平方和ss均方msf统计量f临界值sig.(p)回归155.27955.279143.545.990.000残差

50、误差62.3110.385合计757.589判定系数r2=96.0%说明曝光次数解释96%菲林尺寸缩短现象。拟合方程斜率表明 每曝光一次，100mm的柯达菲林缩短0.007pm。显影后测板上图形尺寸，将两边的尺寸变化量换算成每100mm f的变化量，对数据 做 散点图，如图25。从散点图可以看到在全自动曝光机的曝光生产中，随着曝光次数的 增加，菲林尺寸有缩短的趋势。对四组数据做线性拟合结果见表2-1 k表2j1 67500c12a1的l8、l9尺寸变形冋归分析拟合对象斜率判定系数r2f统计量f临界值l8x边100mm变形量与曝光次数-0.0082850.0%18.24.35lxy边100mm变

51、形量与曝光次数-0.0020615.4%3.094.38l9-x边l()()mm变形量与曝光次数-0.0061669.3%3&454.38l9y边100mm变形量与曝光次数-0.0024438.9%11.454.32从上表数据表明l8层x边、l9层y边的变形量与线性关系最显著，拟合斜率 -0.00828-0.00616与0.007接近。综合全自动曝光机上实验结果，认定柯达菲林在 全自动曝光机上湿膜板时，每100mm菲林曝光缩短的速率为0.007ym/次。因此，可 列表212,预测菲林的最大曝光次数，以避免菲林超差。表212菲林连续曝光次数预测表收缩量10pm20pm30屮n40pm50

52、(im400nun对应的曝光次数357714107114291785500mm对应的曝光次数28657185711431429600mm对应的曝光次数2384767149521190700mm对应的曝光次数20440861281610202.4本章小结本章主要研究了不同状态和条件下黑菲林和黄菲林的尺寸变化规律，结论如下:1. 根据实验，黑菲林绘制前静置时间越久，绘制后尺寸越稳定，光绘前静置时 间24hr以上比较适宜；黑菲林在绘出后9hr内尺寸呈拉长趋势，9hr后菲林尺寸趋于 稳定，因此，黑菲林绘完后应静置9hr后再使用。2. 适宜菲林存放的环境为：温度22°c,湿度50%rh左右。3

53、. 柯达菲林的抗曝光变形能力比华卓菲林好，曝光过程屮示黑菲林尺寸涨缩值 与曝光次数存在显著的线性关系，随着曝光次数的增加，菲林尺寸缩短。因此，对 于批量较大的生产板，建议使用柯达菲林。4. 实验数据线性回归分析得到柯达菲林在全白动曝光机上湿膜板时，每100mm 菲林曝光缩短的速率为0.007|im/次。依据此数据预测菲林最大曝光次数，可保证菲 林在超差范围内生产。3. 板材涨缩规律研究内层芯板补偿系数的准确性是保证pcb产品实现高密度互连的重要因素之一， 对不同层芯板进行准确的补偿是保证多层pcb层间对位精度进而预防内短的重要手 段。本部分主要研究板材的涨缩规律，为实际生产中芯板的补偿系数提供

54、参考，主 要考查了烤板时间、内层残铜率以及压合结构三个因素的影响，并h提岀了一种用 于补偿系数计算的理论模型。3.1烤板时间的影响如前文所述，开料烤板对芯板内应力的释放有一定作用，为找到烤板时间对芯板 涨缩的影响程度，将实验板test2均分为三等份，开料后分别进行烤板4小时、烤板 2小时、不烤板的处理。内层曝光后测量各层菲林靶位孔距离，芯板蚀刻后抽测芯板 靶位孔距离，将各层芯板靶位孔距离减去菲林靶位孔距离，得到不同处理的芯板蚀 刻后涨缩量的值。并且在压合后得到x-ray靶位孔数据，并进行分析和处理。由图 31可知，除l2-l3外，test2的其余各张芯板残铜率差异不大（均为一面低一面高）, 因此，在考察压合后涨缩尺寸吋忽略残铜率的影响，以各板靶孔距离作为考察对象。l1 h0z1080x2 介质)90.15+/-0.025mm ho2l2l4l6l7l8l90.15x0.025mm不含飼板h0z1080x2 介质片 0 15+/t.025mmhozh0z1080x2 介jjwio/-0.025mmhoz0.15 ±0.025mm 不含板1 hoz1080x2 介l5*/-0.02fmmhozhoz1080x2 介质40/-0.025mm