多层板工程设计及RQ培训资料.ppt

1、Date:07/20/2005 Prepared by:Approved by:Tianchi.Zhang/Tony Cheung,TRAINING COURSE,Tat Chun Printed Circuit Board Co., Ltd,第一部分：多层板工程设计(MI制作）部分 来料检查及工程QUERY 多层板板边工具孔设计标准 多层板工艺流程设计简介 多层板LAY-UP结构设计 多层板阻抗设计及Coupon设计 Engineering Change Note工程更改,MI是Manufacturing Instruction的缩写，中文意思是生产制作指示。MI制作是指研阅客户提供的所有制

2、板资料、提出并解决所有的生产制作技术上的疑难问题，结合本厂的实际生产能力(MEI001)，本着 合理、高效、低成本精神, 制定产品的工艺流程及确定工艺条件、工艺参数，撰写出最适合本厂的实际生产状况又能完全满足客户的要求的生产制作指示。 MI在整个PCB制造过程中，自始至终都起着一种指导作用，所有直接用于PCB制作的各种TOOLING都必须与MI上的要求完全相符合，生产制作上一切所要达到的水准和需满足的要求均要以MI为指引。因此，MI的制作需要具备完全的可靠性和准确性。,多层板工程设计的核心-MI制作,来料检查及工程QUERY,撰写工程Query是指对客户提供的图纸,CAD/CAM数据资料和相关

3、的技术规范(客SPECIFICATION)作研阅的基础上，再结合本厂的实际生产情况和能力(MEI001)，通过市场部或直接向客户方面指出工程制作上的疑难问题。 撰写工程Query是MI制作前相当重要的一环，工程Query提问是否全面和周到直接反映公司工程师的专业水平，且会直接影响到工程的进度。因此，撰写工程Query前必须填好检查表(Check List）。,Customer Incoming Checking Report 客 户 来 料 检 查 报 告 1)MASTER原装确认：收到从客户资料读出的CAD菲林后, MI组工程人员需对CAD/CAM工作站所输入客户的MASTER原装或APER

4、TURE LIST (D-CODE)的正确性进行审核。 2)检查客户来料的完整性 :检查收到客户资料读出的CAD菲林及收到的其它资料是否足够制作线路板.制作线路板的资料至少包括 :客户标准及对线路板的各项成品要求 ,机械图纸.其中包括: 完整的分孔图,成品外围尺寸图, 成品孔径要求及公差要求等 ,菲林内层菲林、外层菲林、绿油菲林、标记菲林,和其它特殊菲林如兰胶、碳油等。 3)客户成品要求的唯一确定性检查 :所有的来料一一对照, 检查客户所来的资料及要求相互间是否吻合及客户成品要求的唯一性。客户资料来源一栏中填写具体来源，如样板制作指示，、Spec、Drawing、Gerber等，如与流程能力不

5、符或数据自相矛盾，则需在建议一栏中标示“Q”等字样，表明将需Query澄清此Item，其余所有不填的栏目以斜线表示。 4)检查生产流程及技术能力是否满足客户成品要求:据来料检查报告中各工序所需要的检查项目并对照MEI001，保证客户要求未超出达进流程能力。 5)对客户成品线路板阻抗要求的检查:如果客户对成品线路板阻抗有要求, 则根据有关的阻抗值计算软件SI8000进行阻抗值计算, 并检查计算是否与客户的其它要求有冲突。 6)检查制作线路版所需物料:参考由PUR部每天发出的板料报表，检查客户要求的物料的型号，以查明我们是否欠物料, 并对所欠缺之物料以订购特别物料通知书通知MKT/PUR订购物料。

6、如果客户对物料有特别的、具体的技术要求（如排板，树脂布等），需出具订购特别物料通知书，并清楚标明该特别的、具体的技术要求，以便PUR部针对该型号准备物料。,TATCHUN Printed Circuit Board Co. ,Ltd. PRODUCT ENGINEERING DEPT.,Customer：,Customer Incoming Checking Report 1 1.Customer Incoming Data List,参见完整表格,工 程 QUERY 如果在上述的检查中, 发现客户要求互相矛盾、要求不能确定或客户资料不完整及不充分,PE工程师通过市场部或直接向客户发出QUER

7、Y以澄清质疑并讨论可否放松超出达进工艺能力的要求。 一般而言，在所有问题得到解决之后，才可以安排出具MI及生产TOOLING制作，才可以进行生产（含样板）！ 另外，所有生产资料制作之前必须有收到客户的书面确认书或客户符方方可投入生产,所有MI工程师在未有接到客户确认书或客户符方之前不能将生产MI发至QAE部. 表格见下一页.,To:Customer Customer Name: Cc:Cliff 张经理 Reference No.: From:中山达进工程部 Customer Part No.: Email: Tatchun Part No. Date: Direct Fax: +86-076

8、0-5546388-221,ENGINEERING INQUIRIES,Prepared By: Approved By: Confirmed By:,PROJECT超本厂生产能力通知书 当客户要求超出本厂流程及设备能力, 而客户又不放松要求时, 则需发出PROJECT超本厂生产能力通知书给ME, 由ME回复采取什么特别措施来控制生产或何时试验完毕. 最后将ME的回复结果通知市场部。,中山市达进电子有限公司,中山市达进电子有限公司 Project over capability Notice Project 超能力通知书 For MI engineer to fill in (由MI工程师填写

9、) 一、Over capability problem description超能力问题点描述 Tat chun P/N: Customer: Customer P/N: Problem description: For ME Engineer to fill in (由ME工程师填写出) 二、Over capability problem special process method 超能力的特别处理方法 Process method description: 三、Accept this Order according to our capability 可否接受此批订单 A、For sam

10、ple（样板） Yes(有) NO（否） Reason(原因)： B、For PROD (生产) Yes(有) NO（否） Reason(原因)： 四、Special requirement for material and machine对特料及设备有无特别要求 Yes(有) NO（否）： Requirement(要求) Prepared By: (PE.DEPT) Prepared By: (ME.DEPT) Approved By: (PE.DEPT) Approved By: (ME.DEPT) 收文：ME、MKT、QAE,订购特别物料通知书 在确认客户/MKT要求生产所需生产物料之后

11、譬如确认多层板LAYUP之后，PEMI工程师须参考由PUR部每天发出的板料报表，检查客户要求的物料的型号，以查明我们是否欠物料, 并对所欠缺之物料以订购特别物料通知书通知MKT/PUR订购物料。如果客户对物料有特别的、具体的技术要求（如排板，树脂布等），需出具订购特别物料通知书，并清楚标明该特别的、具体的技术要求，以便PUR部针对该型号准备物料。,达 进 电子 集 团 公 司 产 品 工 程 部 HONG SHAN CITY TAT CHUN CIRCUITS BOARD CO.,LTD 致 ： PUR Dept. 由 ： PE Dept. 传 ： 审 批： 档案编号： 发出日期： 订购特别物

12、料通知书 生产型号： 客户名称： 客户编号： 名 称： 规 格： 数 量： 备 注（以下栏适用于样板）： 交货数量： 交货时间： 开料倍数： SO#: 开料利用率：,一目的：针对目前多层板板边设计存在非规范化，同时因流程设备要求而更改相应板边工具孔及板边PATTERN设计，兹收集整理出此份多层板板边工具孔设计标准，使多层板板边工具孔设计有标准可依据，进一步指导PEMI，CAD/CAM工程师的设计工作及QAE工程师的审查工作、PROD等相关部门的使用工作。,二单位：除涉及孔径单位及原PATTERN单位，ERP系统内的单位以及开料尺寸按MM（公制）外，所有单位为英制单位INCH或MIL（千分之一英

13、寸）。,多层板板边工具孔设计标准,三板边预留及工具孔到板边位置： A)板边预留 普通四层板:长边0.45 MIN;短边(或夹板边)0.5,一般设计为0.5; 六层板及以上板，因须加熔合机靶标及熔合点，则板边预留为： 长边0.60 ;短边(或夹板边)0.55MIN,一般设计为0.6。 注：a)特殊的四层板如Core lamination结构,盲埋孔板按六层板板边设计； b) 六层板及以上板的熔合机靶标及熔合点尺寸按ME最新发文； c) 若使用树脂含量较低的多张7628,1506 P片须ME部进行跟进及评估； B)工具孔到有效单元的位置：参见标准生产拼图设计,目前使用到的工具孔及PATTERN图标

14、:,a)普通四层板（不包括盲埋孔板）,备注：(1)AOI管位孔设计内层只加Pattern;外层过AOI时须加钻孔； (2)沉镍金挂孔只针对沉金板使用； (3)PIN针定位系统按ME通知办； (4)自动Panel V-Cut机所须管位只针对板厚0.6mm或需要跳刀V-cut的板； （5）重钻管位孔只针对须重钻的板使用,b)普通四层板标准生产拼图设计：（见第二页）,c)普通六层及以上板（不包括盲埋孔板）,备注：（1）AOI管位孔设计内层只加Pattern;外层过AOI时须加钻孔； (2)沉镍金挂孔只针对沉金板使用； (3)PIN针定位系统按ME通知办； (4)自动Panel V-Cut机所须管位只

15、针对板厚0.6mm或者需要跳刀V-cut的板 （5）重钻管位孔只针对须重钻的板使用,标准生产拼图设计,多层板工艺流程设计简介,根据客户提供的资料、以及澄清了的问题或修正后的要求, 在满足客户要求的前提下,本着 “合理、高效、低成本”原则精神, 制定产品的工艺流程及确定工艺条件、工艺参数，并由PE工程师制做MI指示，输入ERP系统。 另外，生产板在流程设计时需考虑工业安全及操作者健康，所设计的生产板排图方向是否可保证生产操作人员在啤板工序的安全,所设计的生产板流程应尽量避免或减少使用污染环境和对生产操作人员健康有害的物料。,蒋浩健,CLIFF JIANG,顧 客 (CUSTOMER),产品工 程

16、 部 (PE DEPARTMENT.),电脑部开料 (LAMINATE SHEAR),內 層 乾 膜 (INNERLAYER IMAGE),預 疊 板 及 疊 板 (LAY- UP ),通 孔 電 鍍 (P . T . H .),液 態 防 焊 (LIQUID S/M ),外 觀 檢 查 (VISUAL INSPECTION ),成 型 (FINAL SHAPING),市场部 (MARKETING DEPARTMENT),计划部(PPC DEPARTMENT),蝕 刻 (I/L ETCHING),鑽 孔 (PTH DRILLING),壓 合 (LAMINATION),外 層 乾 膜 (OUTE

17、RLAYERIMAGE),二次銅及錫鉛電鍍 (PATTERN PLATING),蝕 刻 (O/L ETCHING),蚀 檢 QC (QC INSPECTION),噴 錫 (HOT AIR LEVELING),電 測 (ELECTRICAL TEST ),出 貨 前 檢 查 (O Q C ),包 裝 出 貨 (PACKING 原则之二:工艺最易及成本最低。芯板越薄,处理工艺越难,成本增高; 另外 多张P片结构如内层基铜越厚（2OZ)须使用至少两张肯定贵过 单张P片结构等。Core Lamination 结构的制作工艺肯定复杂过 Foil Lamination结构,显然成本会较高。 当然,上述原则

18、应当以满足客户要求为前提。,一、LAYUP设计步骤,1）确定板厚：完成板厚和公差；T0=A+m/-n(mil) 则压板设计中值T1计算经验公式如下： 对于锡板（如HASL,无铅HASL,OSP板） T1=(A+m)-5+(A-n)-3/2 (mil),压板板厚T范围为： (A-n)-3(mil)T (A+m)-5(mil); 对于金板（如电金,沉金板） T1=(A+m)-4.3+(A-n)-2.7/2 (mil),压板板厚T范围为： (A-n)-2.7(mil)T (A+m)-4.3(mil); 2）确认客户特别要求，如介电层厚度要求、指定特殊结构、阻抗要求等； 若有阻抗要求须使用SI8000

19、软件计算满足板厚及阻抗所需的各层介电层厚度. 3）使用CAM350等软件计算铜面积及残铜率%=铜面积占PCB总面积的百分率； 4）选择芯板（不连铜厚），基铜，外层铜箔及P片型号； 5）设计Lay-up叠层，并计算理论压板厚度T； 6）复审其理论压板厚度T是否与设计中值T1一致。,二、理论压板厚度T=各层间介电层厚度+各层铜厚,计算方式： 设内层残铜率为“a” 设P片光板压合厚度为“b”(见附表) 内层基铜厚为“c” 外层基铜厚为“d” 内层芯板厚（不连铜厚度）为“e” 则，理论压板厚度T=d+e+b+ca，举例说明： 设L2、L3的残铜率分别为60%、70%， 则压板厚度T为： 0.72+4.

20、52+47+1.35(60%+70%)=59.16 其公差为10%,2116X1,2116X1,1OZ,1OZ,三、两种典型LAYUP结构设计,A）Foil Lamination, 即指传统的使用芯板+P片+铜箔进行叠层设计的结构： 普通叠层设计： 需加光板的叠层设计（针对介电层有要求或有阻抗要求的多层板）： B）Core Lamination，即指采用多个芯板+P片进行叠层设计的结构， 一般用于盲、埋孔板及特殊结构的多层板设计，如：,Thin Core ,FR-4,Prepreg,Thin Core ,FR-4,Prepreg,Prepreg,Copper Foil,Copper Foil,

21、Copper Foil Prepreg Thin Core,FR4,Pregreg Dummy core,FR4 Prepreg,Thin Core,FR4 Prepreg Copper Foil,Thin Core ,FR-4,Prepreg,Thin Core ,FR-4,Prepreg,Thin Core ,FR-4,四、典型之高层板（十二层以上）LAYUP结构设计 一般的高层板（十二层及以上）可以先分拆成两个普通多层板如六层板，八层板后，再使用第二次压板成高层板。不过此结构仍存在对位不准的风险，只可在无PIN LAMINATION SYSTEM设备的情况下酌情使用,如16L层板结构如下

22、：,L1,L2 L3,L4 L5,L14 L15,L8,L9,L16,L12 L13,L10 L11,L6 L7,制作L1-8,制作L9-16,第一次使用阻蚀法分别制做两个八层板,二次压合,第二次压合成十六层板,五 常用半固化片压合后厚度,SB200a Professional PCB Stackup Design System简介 为节省多层板Lay-up设计时间,提高设计效率及准确性，可以使用Polar公司提供的专 业软件SB200a来帮助设计。,多层板阻抗设计及Coupon设计,阻抗控制PCB简介 阻抗控制 现代PCBs处理器的Clock速度和元件转换速度的骤增意味着元件之间的互接路径（

23、如PCB线路）不能再被看作是一条单一的导线。 快速转换速度或高频率（如数字边缘速度快于1ns及相似体频率高于300MHz）的PCB线路必须当作信号传送线来对待，为保证稳定的及可预见的高速运作，PCB导线的电子特性和PCB的介电层必须被控制。 PCB导线的一个关键参数是特性阻抗（沿信号传送线波动的电压与电流的比率）；其功能受到导线的物理尺寸（如线宽和线厚）和PCB结构材料急介电层的介电常数的影响。PCB导线的阻抗由它的电感和容抗、电阻及介电常数决定。PCB阻抗正常范围是25 到120 。实际上，一条典型的PCB信号线是由一条导线，一个或多个参考层及一个介电材料组成。信号传送线，也就是导线和平面，

24、形成阻抗控制。 PCB在结构上常常是多层且控制阻抗能以几种方法建造。然而，不管使用哪种方法，阻抗值由其介电材料的物理结构和电子特性决定： 信号线的宽度和厚度 线路任一面的芯板和P片材料的厚度即介电层厚度 线路和参考层的结构 芯板和P片材料的介电常数Er,阻抗匹配 元件本身会显出其特性阻抗，故在使用中要求PCB线路特性阻抗毫无选择地必须与之逻辑系列的特性阻抗相匹配。 如果PCB导线的阻抗与装置特性阻抗不匹配，信号线上将出现许多不良反射，而装置本身无法解决,从而导致高速数字系统中计算时间增长或随机错误增高。阻抗值和阻抗公差由线路设计工程师和PCB设计者指定，但是，它需要PCB制造商遵照设计者的标准

25、并核实成品板是否符合标准。,计算方法使用Polar SI8000软件 Si8000软件可同时解决单端和差动等各种不同阻抗结构，而且可进行反推计算。 阻抗量测方法-时域反射仪TDR 整体传输线中的特性阻抗值，不但须保持均匀性，而且还要使其数值落在设计者的要求的公差范围内。其一般性的量测方法，就是使用“时域反射仪”（Time Domain Reflectometry；TDR ）。此TDR可产生一种梯阶波（Step Pulse或Step Wave），并使之送入待测的传输线中而成为入射波（Incident Wave）。于是当其讯号线在线宽上发生宽窄的变化时，则萤光幕上也会出现Z0欧姆值的上下起伏振荡。

26、,影响阻抗的主要因素： 1)特性阻抗：线宽W1/W2 线宽越少阻抗越大； 差动阻抗：线宽W1/W2 线宽越少阻抗越大； 线隙S1 线隙越大阻抗越大； 2)介电层厚度H1 介电层厚度越大阻抗越大； 3) 铜厚T1 阻抗线面越厚阻抗越大； 4)绿油厚度C1 (及绿油介电常数CEr一般为3.3) 绿油越薄阻抗越大 5)板料及P片的介电常数Er1,通常选定板料及P片时其值为一定值如4.2,但其值同玻璃布型号及树脂含量有关，一般地，树脂含量越高，Er值越小 阻抗板LAYUP设计步骤： 1）确定Gerber/图纸内的详细阻抗要求如阻抗线线宽，位置及层次，阻抗值及公差，单线或差动等 2）确定阻抗线对应的参考

27、层（GND/PWR层)如L1对应L2层，L4对应L3层 3）确定线面铜厚度要求，绿油厚度及成品板厚 4）使用SI8000软件计算满足阻抗要求所需的介电层厚度 5）按一般多层板LAYUP设计步骤设计LAYUP结构 6）复审LAYUP是否同时满足成品板后要求及阻抗要求。,阻抗计算-SI8000软件,阻抗COUPON设计 为便于TDR快速准确的量测正确的阻抗值，于板内或板外适当区域，以仿真板内阻抗线方式设计量测coupon。 一般地，阻抗Coupon须优先加于Breakaway边上，若无或位置不够，须加在生产拼板的中间以方便阻抗控制。 注意事项： 1)阻抗测试孔的间距完全按目前TDR测试仪的探头间距

28、而定，不得随意更改： 单线模块：0.14;差动模块:两接地孔0.24 两接线孔0.195 接地孔/接线孔0.11 2)接地孔(方PAD)必须在参考层导通,与阻抗线层参考断开;接线孔(圆PAD)必须于阻抗线相接,与参考层完全断开 3)所有阻抗线对应到参考层的位置，参考层铜面必需完整不可挖空 4)阻抗控制如两层相邻，阻抗线上下层不可交叠必须错开，错开距离为阻抗线宽乘3倍的整数 5)Embedded阻抗模块所对应的外层位置，不可有任何导体或铜面遮闭但测试孔须加PAD及开窗,阻抗COUPON设计,阻抗COUPON设计,阻抗COUPON设计,Engineering Change Note ECN工程更改

29、,当通过市场部或直接收到客户的工程更改或内部工程更改后，PE将进行来料检查及制作MI.当有工程更改时, 必须将 MI上的版本号也更改. A)版本升级（如A-B):客户升版本或外(内)部修改钻带及其模具资料时,则相应将生产型号作升版本处理; B)修改版次（如A-A1):外(内)部对线路、绿油、字符等部分工具有修改时则须作修改版次处理。 C) ECN清拉通知:对于版本升级或修改版次,MI组人员必须在修改前发出”清拉通知书及 “具体运作参照PEI010文件。,清拉具体运作指示,第二部分：多层板工程报价(RFQ)部分 RFQ简介 影响多层板价格的主要工程因素 提供准确RFQ工程基本信息,RFQ简介 R

30、FQ即Request For Quotation,要求提供报价的简称。主要是指市场部向客户提供报价并与客户确认产品单价的整个工作流程。这里所讲述的RFQ是指由PE客服小组报价工程人员审核资料及评估工艺能力，并向市场部提供GERBER/图纸内基本工程资料及提供准确影响价格的工程信息，为ACC部/市场部在确认产品价格报价时提供的工程依据。 运作流程：,客户资料,影响多层板价格的主要工程因素 影响多层板价格的主要工程因素是指从Gerber/图纸内获取的工程信息，对其价格造成直接的或潜在的影响。 1)PCB尺寸, SET尺寸及套板单元数量 毫无疑问，不同的尺寸价格自然不同，因此RFQ时必须提供准确的测

31、量尺寸给ACC部及市场部。 2）大料尺寸及每张大料单元数 由于尺寸不同且大料种类，工艺边，工艺流程等限制而影响到每张大料的完成单元数，故RFQ须准确计算每张大料的完成单元数且利用率为4L/80%，6L以上76% 3）表面处理（HASL,无铅HASL,HASL+碳油，HASL+蓝胶，HASL+金手指，沉金/电金，沉银/沉锡,Entek) 特别注意的是金面积及金厚要求对价格影响较大，故RFQ须提供准确的计算金面积；另外，不同的Entek药水如DX-810/DX808/CU106AHT成本价格相差较大，若客有指定物料RFQ须注明。 4)总孔数及最小孔径 最小孔径及总孔数影响钻孔工艺的产能及产量，故造成不同的成本,若有SLOT存在时须转化成单个孔进行计算 5）线宽/线隙 当内层线宽/线隙小于或等于10mil时，外层线宽/线隙小于或