(2020年)PCB基板涨缩的判定与测量[1](课件)

需要建立標靶進行監控﹐如下頁圖注。
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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﹐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。
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。
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5.2.5 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﹕
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。
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2.預防 預防流程圖 FA
量產 曝光
OK 壓合
鑽靶
出貨
wenku.baidu.comNG
測量漲縮值
申請新底片
重設補償值
知會PE
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通知工程
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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)/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。
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。
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3.引起涨缩异常的要因分析﹔
压机热盘温度 均匀性是否达标
内层底片检测是否 按标准进行
机
钻靶机钻 靶精度是 否达标
环 压机升温速 率是否均匀
季节﹑天气 变化
底片放置的 时间和条件
内层板棕化 后放置条件
压合冷压设置 的冰水温度
否有钻靶异常。
下 COMP面
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5.角度判定與計算偏移值﹕
隔 離 層
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孔 內層pad
切破90° 切破180 °
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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﹕ 5.2.1.
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﹕
铜面 线路
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介质层
导通孔
线路 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
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﹕
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CAM距离
孔位置
实际靶位
靶距中央
实际靶位
CAM距离 孔位置
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 CAM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-
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。
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5.2.2 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。
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5.2.4 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。
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=19.9928"﹐X=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1.0006﹐X向應增加0.0002﹐實際為1.0005。
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
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✓漲縮的改善與預防
1.改善
1.1 改善流程﹕
鑽靶
無異常
成型
不同補償做 不同防呆標記
鑽孔首件
OK
NG
異 常
測量漲縮值
修改補償 鑽靶
修改程式
知會PE
量產
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OK
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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。
涨缩的判定与测量
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讲解内容框架
✓涨缩的判定 ✓涨缩发生的时机与原因 ✓涨缩的测量 ✓涨缩的改善与预防 ✓CASE STUDY
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✓涨缩的判定
1. 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温度和湿度﹐其 次制程中的外力作用也会引发涨缩﹐本次讲解就主要针对非环境作用引发的涨缩现象。
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Have a rest。
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✓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。
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✓漲縮的測量
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。
为 何
人
底片制作时是否按 抓好的补偿进行预
基板的厚 度以及铜
厚
压合参数设 置是否合理
涨 缩
板层多少及 板厚是否一致
放或预缩
P/P的物性与
残铜率及工
基板底片的 尺寸安定性
料
基板的匹配性 内层补偿值 是否抓准
法
程迭构设计 钻靶前是否 冷却至室温
﹖
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4.钻孔X-Ray照看方式﹕
异常板广告牌顺序﹕
到线路﹐造成层间短路。
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5.2.3 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PCS的孔偏呈现出扩张式﹐也可判定为涨缩异常。
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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。
19.994)/2=0.0015inch=1.5mil.
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靶偏的表现形式﹐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。
特性分析
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。 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。 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。 异常发生时不会是单一数量﹐而是生产过程中使用同一参数的一批产品。
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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
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特性分析﹕ 特性 发生性高 破坏力大 侦测性低 批量性 不稳定性
上
第一步﹑确定孔偏的程度及趋势﹔从孔密集区看起﹐某区域 全部与内层pad切破超过180°为非常严重﹐切破超过90°为严
重﹐偏切为异常﹐未切为正常。
右
第二步﹑判定原因﹔如整pnl或部分step有发生异常以上现象
左
﹐查看靶孔与外围孔状况﹐8层以上板首先确定同心圆状况。
第三步﹑如外围孔与靶孔表象不符﹐测量靶距﹐检测压合是
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同心圆 4﹑5层同 时延Y方 向向外或 向内可判 定为Y向
涨缩
同心圆 4﹑5层同 时延X方 向向外或 向内可判 定为X向
涨缩
同心圆 4﹑5层 同时向4 个拐角 偏移可 以确定 为整板
涨缩9
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 某一层 延一个 圆心朝 不同的 方向偏
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✓CASE STUDY 1.異常判定﹕中測有一8層板﹐小片數4﹐其中固定為某一step導通孔密集區出現內層short﹐20%不良﹐同時無 法測量出其固定點﹐蝕刻后經照同心圓確認如下圖﹕
其造成內S的原因為何﹐怎樣導致定step內 S﹖請分析原因。
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2.現有一大量產料號﹐E024E8018A1﹐內層未做FA﹐壓合后發現此料號批量性出現漲縮超規 格異常﹐每層靶邊設有標靶。請問壓合當班組長該如何處理此異常﹖