pcb尺寸涨缩的危害剖析及应对

1、 PCB尺寸涨缩的危害剖析及应对 汕头超声印制板公司(二厂)品质工程 朱秀峰 摘要： 随着PCB朝高密度,薄型化的发展,其尺寸涨缩与一致性的问题亦逐渐突显;加之下游封装厂追求生产效率,同时将多单元在同一模板上进行对位贴片,使PCB板件因涨缩引起的标靶至标靶以及管位孔至标靶距方面的要求亦日趋严格; 关键词: 板件涨缩 尺寸一致性 本文通过对PCB板件尺寸涨缩的原因分析,针对性地提出相应的生产过程中的变异监控及应对措施; PCB尺寸涨缩的危害剖析及应对 在PCB板件从基材一次内层线路图形转移经数次压合直至外层线路图形转移的加工过程中,板件受到基材开料方式，图形设计，拼板方式以及叠层结构等因素的影响

2、均会引起拼板经纬向不同的涨缩;因此,我们都会在一次内层制作图形时就有意识地在拼板的经纬向加上一个补偿值以保证最终板件图形尺寸满足客户图纸要求；但随着PCB,尤其是日用消费类HDI板件的薄型化(常规手机类HDI厚度为0.81.0mm，目前APPLE等公司推出的新型Iphone产品中二次积层HDI板件的仅为0.5mm),加之下游封装厂为追求生产效率,同时将多单元在同一模板上进行对位贴片，除了对工艺边上的管位孔距有±0.05mm的要求外,同时对PCB板件的标靶至标靶以及管位孔至标靶距及其一致性等方面的要求亦越来越高，目前已对上述两类尺寸采用±0.05mm公差的国内外公司已为数不少

3、，如RAFI,RAD,SPLK,EFI,BIRD-SAGEM等；此时基于原有的依靠经验对板件进行涨缩补偿的方式已无法满足现有客户的尺寸要求；当客户将多单元板件在同一模板内进行对位的过程中均可能因板件标靶至标靶以及管位孔至标靶距的一致性差或超差而导致印锡膏出现印偏造成短路等异常(如下图),在对客户封装质量及生产进度造成重大影响的同时对PCB厂商自身在异常板件的处理及挑选等工作也造成极大不便； 一、原因分析 从整个PCB制作FLOW-CHART中我们可以找出可能引起板件涨缩异常及尺寸一致性较差的原因及工序: 1、基材来料尺寸稳定性,尤其是供应商的每个层压CYCLE之间的尺寸一致性；即使同一规格基材

4、不同CYCLE的尺寸稳定性均在规格要求内,但因之间的一致性较差，可引起板件首板试制确定合理的一次内层补偿后后，因不同批次板料间的差异造成后续批量生产板件的图形尺寸超差；同时,还有一种材料异常是在外层图形转移后至外形工序的过程中板件发现收缩；在生产过程中曾有个别批次的板件在外形加工前数据测量过程中发现其拼板宽度与出货单元长度相对外层图形转移倍率出现严重的收缩,比率达到3.6mil/10inch,具体数据见下表;经追查,该异常批次板件在外层层压后的X-RAY测量与外层图形转移倍率均处于控制范围内的,目前在过程监控中仍暂未找出较好的方法进行监控； 2、拼板设计：常规板件的拼板设计均为对称设计,在图形

5、转移倍率正常的情况下对成品PCB的图形尺寸并无明显影响;但是一部分板件在为提升板料利用率,降低成本的过程中而使用了非对称性结构的设计,其对不同分布区域的成品PCB的图形尺寸一致性将带来极为明显的影响,甚至在PCB的加工过程中我们都可以在激光盲孔钻孔以及外层图形转移曝光/阻焊剂曝光/字符印刷过程中发现此类非对称设计的板件其在各环节中的对准度情况相对常规板件更难以控制与改善;以下为几种常见的非对称拼板设计； 3、一次内层图形转移工序:此处对成品PCB板件尺寸是否满足客户要求起着极为关键的作用；如一次内层图形转移的菲林倍率补偿提供存在较大偏差其不但可直接导致成品PCB图形尺寸无法满足客户要求外,还可

6、引起后续的激光盲孔与其底部连接盘对位异常造成LAYER TO LAYER之间的绝缘性能下降直至短路，以及外层图形转移过程中的通/盲孔对位问题； 二、监控及改善 根据上述分析,我们可针对性地采取适当的方式对异常进行监控及改善； 1、基材来料尺寸稳定性与批间尺寸一致性的监控:定期地对不同供应商提供的基材进行尺寸稳定性测试，从中跟踪其同规格板料不同批之间的经纬向数据差异,并可适当地使用统计技术对基材测试数据进行分析；从而也可找出质量相对稳定的供应商,同时为SQE及采购部门提供更为详实的供应商选择数据；对于个别批次的基材尺寸稳定性差引起板件在外层图形转移后发生的严重涨缩，目前只能通过外形生产首板的测量

7、或出货审查时进行测量来发现；但后者对批管理的要求较高，在某编号大批量生产时容易出现混板； 2、拼板设计方面应量采用对称结构的设计方案，使拼板内的各个出货单元涨缩保持相对一致；如可能,应与客户沟通建议其允许在板件的工艺边上以蚀刻/字符等标识方式将各出货单元在拼板内的位置进行具体标识；此方法在非对称方式设计的板件内效果将更明显,即使每拼板内因图形不对称引起各别单元出现尺寸超差,甚至是因此引起的局部盲孔底部连接异常亦可极为方便地确定异常单元并在出货前将其挑出处理,不至于流出造成客户封装异常而招致投诉； 3、制作倍率首板,通过首板来科学地确定生产板件的一次内层图形转移倍率；在为降低生产成本而变更其它供

8、应商基材或P片时,此点尤为重要；当发现有板件超出控制范围时应根据其单元管位孔是否为二次钻孔加工；如为常规加工流程板件则可根据实际情况放行至外层图形转移通过菲林倍率进行适当调整;如是二次钻孔板件,则对异常板件的处理需特别谨慎以确保成品板件的图形尺寸与标靶至管位孔(二次钻孔)距;附二次积层板件首板倍率收集清单； 4、过程监控:利用外层或次外层板件在其层压后的X-RAY生产钻孔管位孔时所测量的板件内层标靶数据,分析其是否在控制范围内且与合格首板所收集的相应数据进行对比以判断板件尺寸是否有涨缩异常,下有附表可参考；经过理论计算,通常此处的倍率应控制在+/-0.025%以内才能满足常规板件的尺寸要求; 三、结束语 本文旨在通过对板件涨缩异常的危害及所阐述的一部分目前可用的监控与改善方法，提起同行对此类异常的关注；希望广大PCB从业者从中能得到启示，结合自身实际情况，找到适合自己公司的改善方案；在HDI板件不断朝着密集化与薄型化发展的过程中，我们只有密切关注与之相关的，对产品物理可靠性与安装性能会产生重大影响的特性参数并采取适当的措施才能不断提供满足客户要求的产品。 深圳金百泽电子科技股份有限公司