PCB基板涨缩的判定与测量【材料浅析】

1、漲縮的判定與測量,制作生技課,Report:,1,重点资料,講解內容框架,漲縮的判定 漲縮發生的時機與原因 漲縮的測量 漲縮的改善與預防 CASE STUDY,2,重点资料,漲縮的判定,1.漲縮的發生 漲縮是物體在受環境作用下尺寸發生變化的一種現象。和其息息相關的環境因素有溫度和濕度其次制程中的外力作用也會引發漲縮本次講解就主要針對非環境作用引發的漲縮現象。,3,重点资料,2.漲縮異常的出現,當漲縮作為一種生產異常出現在制程中時它就由一種普通現象演變為災害性現象對制程和生產穩定造成強大的沖擊力。在PCB業界漲縮出現將給產品帶來一系列的隱患其特點為a.發生性高 b.破壞力大 c.偵測性低 d.批

2、量性 e.不穩定性,4,重点资料,特性分析,5,重点资料,3.引起漲縮異常的要因分析,6,重点资料,4.鑽孔X-Ray照看方式,COMP面,左,上,右,下,異常板看板順序 第一步確定孔偏的程度及趨勢從孔密集區看起某區域全部與內層pad切破超過180為非常嚴重切破超過90 為嚴重偏切為異常未切為正常。 第二步判定原因如整pnl或部分step有發生異常以上現象查看靶孔與外圍孔狀況8層以上板首先確定同心圓狀況。 第三步如外圍孔與靶孔表象不符測量靶距檢測壓合是否有鑽靶異常。,7,重点资料,孔,內層pad,隔離層,切破90,切破180 ,5.角度判定與計算偏移值,8,重点资料,5.漲縮異常的判定,5.1

3、 漲縮異常表現的形式 a.層偏內S.漲縮表現為層偏內S多為8層以上板層間不對稱造成壓合過程中層間漲縮變化大小不同引起層間線路對位偏差如果不同網絡線路疊加且導通孔連接到不同的網絡即形成短路。 b.鑽偏.漲縮引起整板圖形變形導致鑽孔時局部或全部孔偏現象。 c.外偏.因漲縮引起輕度鑽偏鑽孔修改機械坐標后外層曝光仍按照原比例生產即會引起外層整板或部分Step曝光偏移。 5.2 漲縮異常與相關異常的區分 5.2.1.漲縮與鉚偏同心圓對比 (層次漲縮以8層板為例),同心圓45層同時向4個拐角偏移可以確定為整板漲縮,同心圓45層同時延Y方向向外或向內可判定為Y向漲縮,同心圓45層同時延X方向向外或向內可判定

4、為X向漲縮,9,重点资料,層次鉚偏以8層板為例,同心圓某一層次同時向一個方向偏移,同心圓一邊正常另一邊同時往一個方向偏移,以上歸納的為較為常見的几種漲縮與鉚偏容易混淆的異常區分辦法而實際生產中會出現更多更復雜的現象那樣就需要我們憑借經驗去做層別判定異常的真實歸屬。,同心圓某一層延一個圓心朝不同的方向偏移,10,重点资料,5.2.2 漲縮與內短同心圓判定(查看是否存在層間偏移)。 內層短路一般由底片漏光或吸氣不良顯影不潔等造成壓合及基板的銅粉銅屑和壓合的鉚釘屑也會引起內短。而漲縮引起的內短則是因層間漲縮差異造成只會存在于8層以上板因此只需要觀察同心圓是否有漲縮即可判定漲縮對內短有多大貢獻度。 內

5、短的原因判定還需要找點切片及數據分析漲縮引起的內短只能計算其貢獻度單獨的漲縮不會引起內短還需要加上鑽偏層偏導致。如下圖,線路,線路,銅面,導通孔,介質層,如果孔與線最小距離為 8mil層間偏移2mil漲 縮3mil鑽孔偏3mil(以上皆偏 上限或下限)導通孔就會連接 到線路造成層間短路。,11,重点资料,5.2.3 漲縮與鑽偏X-Ray照孔確認,假設以上為4個PCS以上孔偏方向如紅箭頭所示孔偏方向為離心式擴張偏移可以判定此板有整板內縮現象另有單PCS或部分PCS的孔偏呈現出擴張式也可判定為漲縮異常。,12,重点资料,鑽孔所有孔均向一個方向偏移如果壓合鑽靶未偏移即可斷定為鑽孔整體移位。當然鑽孔鑽

6、偏大多數是BGA密集區部分孔偏移判定人須根據具體情況做判斷不可和漲縮引起的鑽偏混淆。,13,重点资料,5.2.4 外偏與漲縮看孔環與孔偏移 外偏導致原因一般有二其一外層底片對位失准其二底片漲縮。 由于外層曝光為單面曝光底片對位為兩面分開如果有一面對位不准 即會造成單面曝偏如有兩面整體向一個方向偏移即可判定為漲縮。這 種判定是帶有一些隨機性但應該可以COVER95%以上異常。,兩邊板面孔對應孔環向同一方向偏移可判定為漲縮。漲縮造成的外偏多為 整體性板兩邊的偏移呈對稱狀有一定規律。外偏形成取決與底片對位及 尺寸管控表現規律不明顯。,14,重点资料,5.2.5 漲縮與靶偏X-ray看靶 鑽靶過程中會

7、因設備精度問題加上人員操作不當引起靶偏不良漲縮的補償鑽靶也會引起靶偏兩種靶偏是有分別的詳見下圖,壓合中央基准補償鑽靶發生3個靶孔同時延Y軸向內偏或外偏現象為漲 縮補償鑽偏其偏移標准看鑽靶的補償值壓合鑽靶補償6mil為我司目前 管控標准其對靶偏的尺寸影響計算方法如下,15,重点资料,中央基准補償打靶的方式產品因漲縮造成靶距的實際值和工程的CAM值不一致因此鑽靶輸入固定值時機器同時找不到兩個靶心也就無法下鑽必須設定補償值才可以生產。所謂補償值就是實際值和CAM值之間的允許誤差。 如補償值為6mil就說明實際值和CAM值之間允許最大差異為6mil超過規格則無法生產。 計算方法中央基准補償對孔距和CA

8、M靶距造成差別值計算假設靶距有縮如上圖 實際孔距離L= 實際靶距L1+(CAM靶距L2-實際靶距L1)/2,如果CAM靶距=20 inch實際靶距比CAM靶距縮6mil則孔距離L=(20-0.006)+0.006/2=19.997inch此時孔與實際靶位差別=(19.997-19.994)/2=0.0015inch=1.5mil.,靶距中央,CAM距離,CAM距離,實際靶位,實際靶位,孔位置,孔位置,16,重点资料,靶偏的表現形式如下圖,靶偏表現為三個靶孔同向一個方向偏移有一個或多個靶孔未能打中MARK中心的異常通常延X方向偏移時3個孔會同時偏移延Y向偏移時會根據補償設定不同偏移的孔數一到三不

9、定針對此狀況鑽靶人員必須遵守SOP作業在固定頻率內增加對機器的校正并規范作業姿勢以減少靶偏異常的出現。,17,重点资料,課間休息時間,Have a rest。,18,重点资料,漲縮發生的時機與原因,漲縮影響最大的是環境而無論對環境做怎樣管控漲縮變化也同樣不可控制我們需要去做管控的是環境以外的其它部分。,19,重点资料,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

10、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,20,重点资料,21,重点资料,2.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。 2.2 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

11、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。,22,重点资料,1.1 改善流程,漲縮的改善與預防,1.改善,OK,23,重点资料,1.2 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

12、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。,24,重点资料,2.預防,25,重点资料,3.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)

13、/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= -3.6/10000 X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0.0002實際為1.0005。,26,重点资料,CASE STUDY,1.異常判定中