漲縮原理及補償介紹

1、尺寸漲縮教育訓練,2,課程綱要,3,1.尺寸漲縮概述,什么是尺寸漲縮? 尺寸漲縮通常就是指PCB制作流程中,其基材吸濕而澎漲,脫濕而收縮之尺寸變化的過程.愈高溫愈易吸濕,因而愈高溫高濕時,尺寸變化更大. 尺寸漲縮對PCB的影響? 尺寸漲縮對各制程的作業(yè)有很大的影響,它將影響到鉆孔與內(nèi)層的對準度,外層和防焊,文字的對準度,以及成品的尺寸公差.,4,1.尺寸漲縮概述,通常我們所說的尺寸漲縮主要分為:基板漲縮

2、與底片漲縮.,基板,底片,5,基板尺寸漲縮的原因: （1）經(jīng)緯方向差異造成基板尺寸變化;由于剪切時,未注意纖維方向,造成剪切應力殘留在基板內(nèi),一旦釋放,直接影響基板尺寸的收縮.,基材尺寸漲縮的控制方法: （1）確定經(jīng)緯方向的變化規(guī)律按照收縮率在底片上進行補償(光繪前進行此項工作).同時剪切時按纖維方向加工,或按生產(chǎn)廠商在基板上提供的字符標志進行加工.(一般是字符的豎方向為基板的縱方向),1.尺寸漲縮概述,6,基板尺寸漲縮的原因

3、: （2）基板表面銅箔部份被蝕刻掉對基板的變化限制,當應力消除時產(chǎn)生尺寸變化.,基材尺寸漲縮的控制方法: （2）在設計電路時應盡量使整個板面分布均勻.如果不可能也要必須在空間留下過渡段(不影響電路位置為主).這由于板材采用玻璃布結構中經(jīng)緯紗密度的差異而導致板材經(jīng)緯向強度的差異.,1.尺寸漲縮概述,7,基板尺寸漲縮的原因: （3）刷板時由于采用壓力過大,致使產(chǎn)生壓拉應力導致基板變形.,基材尺寸漲縮的控制方法: （3）應采用

4、試刷,使工藝參數(shù)處在最佳狀態(tài),然后進行刷板.對薄型基材,清潔處理時應采用化學處理或噴砂處理.,1.尺寸漲縮概述,8,基板尺寸漲縮的原因: （4）多層板在層壓前,因基板有吸濕性,使薄基板或半固化片吸濕,造成尺寸穩(wěn)定性差,基板中樹脂未完全固化,導致尺寸變化.,基材尺寸漲縮的控制方法:（4）基材必須進行烘烤以除去濕氣.并將處理好的基板存放在真空干燥箱內(nèi),以免再次吸濕, 烘烤還可以確保樹脂固化,減少由于冷熱的影響,導致基板尺寸的變形.,1.

5、尺寸漲縮概述,9,基板尺寸漲縮的原因: （5）多層板經(jīng)壓合時,過度流膠造成玻璃布形,從而導致尺寸.,基材尺寸漲縮的控制方法: （5）需進行工藝試壓,調整工藝參數(shù)然后進行壓制.同時還可以根據(jù)半固化的特性,選擇合適的流膠量.,1.尺寸漲縮概述,10,底片尺寸漲縮的原因: （1）底片從真空包裝拆包后靜置時間不足;,底片尺寸漲縮的控制方法:（1）黑片從真空包裝中拆封后需靜置24小時,棕片需靜置8小時;,1.尺寸漲縮概述,11,底

6、片尺寸漲縮的原因: （2）底片繪制完成后靜置時間不足直接用于生產(chǎn);,底片尺寸漲縮的控制方法:（2）底片繪制完成后靜置時間必須大于2小時才可用于生產(chǎn);,1.尺寸漲縮概述,12,底片尺寸漲縮的原因: （3）溫濕度控制失靈;,底片尺寸漲縮的控制方法:（3）溫度控制在22+2℃,濕度在55%+5%RH;,1.尺寸漲縮概述,13,1.尺寸漲縮概述,溫度的影響 : 在相對濕度下,菲林的尺寸隨著溫度的上升而漲大,溫度下降而

7、縮小,其熱漲變形系數(shù)在18ppm/℃左右,也就是說當溫度發(fā)生1℃的變化時,50cm長的菲林會發(fā)生9um的變化（或20寸中的0.36mil）.,濕度的影響 :在相對溫度下,菲林的尺寸隨著濕度的上升而漲大,相對濕度的降低而縮小,濕漲變形系數(shù)在10ppm/%RH右,也就是說當濕度度發(fā)生 1℃的變化時,50cm長的菲林會發(fā)生5um的變化（或20寸中的0.20mil）.,14,底片尺寸漲縮的原因: （4）曝光機溫升過高.,底片尺寸漲縮的控制

8、方法:（4）采用冷光源或有冷卻裝置的曝光機及不斷更換備份底片.,1.尺寸漲縮概述,15,2.尺寸漲縮流程分解,,,,,,廠商:±300PPM建議廠內(nèi)管控: R值≦300PPM,溫濕度管控:溫度22±2℃濕度5±5％PP須放在室內(nèi)6~12HR以上,,,,,先進先出管理,內(nèi)層前處理前后差異,底片上機前后變化,曝光機內(nèi)部溫濕度變化,P.P裁切經(jīng)緯向區(qū)分,壓合程式,鉆靶,,,,,,,,,,,,,,,,DES

9、后尺寸變化,經(jīng)緯向區(qū)分,30sht/疊,150度4小時烤箱溫度均勻性監(jiān)控烘烤后冷卻時間監(jiān)控,無塵室溫濕度管控,,上PIN作業(yè),X-Ray偏孔檢查,基板尺寸安定性檢測,儲存條件,有效期點檢:基板:P.P:,,壓烤前后尺寸變化,,暫存要求,溫度22±2℃,濕度55±5％,內(nèi)層涂布前后差異,,底片單張差異底片每套間差異底片使用次數(shù),鉚合與熱熔,同心圓對準度檢測,,熱壓/冷壓,鉆靶精度尺寸漲縮檢測,,Run O

10、ut值檢測,進料,開料,內(nèi)層,壓合,鉆孔,16,2.尺寸漲縮流程分解,,,,,,,,防焊前處理前后差異,上PIN,,,,,,,,,,,無塵室溫濕度管控,溫度22±2℃,濕度55±5％,無塵室溫濕度管控,溫度22±2℃,濕度55±5％,,PTH前處理前后差異,,外層前處理前后差異,,壓膜前后差異,曝光機內(nèi)部溫濕度變化,,底片上機前后變化,,底片單張差異底片每套間差異底片使用次數(shù),,,,IICu前

11、后差異,,蝕刻后尺寸變化,,防焊預烤前后差異,曝光機內(nèi)部溫度濕度變化,,底片上機前后變化,,,后烤前后變化,印刷前尺寸變化,印刷對準度,,,后烤后尺寸變化,制版底片漲縮網(wǎng)版張力網(wǎng)版漲縮網(wǎng)版使用次數(shù),二鉆前尺寸變化,,孔位檢查,Run Out值檢測,PTH/ICU,外層,IICu,防焊,文字,二鉆,PTH/Icu前后差異,,底片單張差異底片每套間差異底片使用次數(shù),17,3.尺寸漲縮管制方法,IQC進料對基板的玻布廠牌、進料尺寸安

12、定性狀況進行記錄.,,,18,開料對1.0mm以下基板進行烘烤150℃4H,使基板在制程中的漲縮更穩(wěn)定.,,追蹤0.08mm板各站尺寸變化,烘烤基板變化小于未烘烤基板,基板烘烤后更穩(wěn)定.各站測試如下：,3.尺寸漲縮管制方法,19,內(nèi)層、外層、防焊曝光時都對底片進行上機前后尺寸變化數(shù)據(jù)進行收集,通過數(shù)據(jù)收集分析是否出現(xiàn)底片上機后不穩(wěn)定.,試驗方法:1. 內(nèi)層選取E162C6014DD,對此料號分別使用富士菲林, 均量產(chǎn)超過16小時確認

13、量產(chǎn)中尺寸變化以及最終尺寸變化2.量測設備:八目尺,結果:E162C6014DD內(nèi)層底片:上機后十六小時與上機前對比DX最大變化縮1.5mil,DY最大變化縮1.8mil.,3.尺寸漲縮管制方法,,發(fā)放值,4小時變化,8小時變化,16小時變化,16小時總變化,20,壓合后進行尺寸漲縮量測,記錄廠牌、板厚、PP、疊構等進行模組分類分析.,09年4月~09年09月不同基板層漲縮現(xiàn)況分析,,3.尺寸漲縮管制方法,21,說明:04月份修正內(nèi)

14、層補償系數(shù),改善效果呈下降趨勢,故此次不需做改善;,09年04月~09年09月異?？偙矸治瞿K(四層板),08/05~09/04月份異常柏拉圖,09/04~09/09月四層板異常統(tǒng)計表,3.尺寸漲縮管制方法,22,09年04月~09年09月異常總表分析模塊(六層板)-1,結果:從總表模塊分析以上三種為異常最多的疊構;,3.尺寸漲縮管制方法,23,09/04-09/09月份異常柏拉圖,,結果:六層板不良所占比例為50%;,09年04月~0

15、9年09月異?？偙矸治瞿K(六層板)-1,3.尺寸漲縮管制方法,24,09/04-09/09月份異常柏拉圖,,09年04月~09年09月異?？偙矸治瞿K(六層板)-3,結果:1.前三大模塊為0.08+0.8mm/0.1mm/0.1+0.8mm迭構; 2.目前試驗南亞與宏仁0.08mm基板(建議1086型PP迭構為0.08mm的基板穩(wěn)定性優(yōu)于1080型PP;,3.尺寸漲縮管制方法,25,09年04月~09年09月異常總表分析模塊

16、(八層板),結果:從異?？偙矸治霭藢赢惓］^少,無法進行模塊分析,目前以個案進行改善;,3.尺寸漲縮管制方法,26,追蹤后制程中各站漲縮,針對各站漲縮變化確定各站補償.,,3.尺寸漲縮管制方法,27,4.異常處理,4.1分析鉆孔偏移是否為整體偏移狀況 a.X-RAY拍光與內(nèi)層隔離RING對位(<2MIL異常),NG,OK,28,OK(切破銅Pad對內(nèi)層>2MIL),OK,NG(待收集),b.X-RAY拍光內(nèi)層有銅P

17、ad但無線路則可切破銅Pad但需保證與內(nèi)層隔離RING對位>2MIL.,4.異常處理,29,c.X-RAY拍光內(nèi)層有銅Pad且有線路則可相切銅Pad但不能切斷線路.,NG(切斷線路),OK,出現(xiàn)以上三種方式NG偏孔狀況確認為整體偏孔異常.,4.異常處理,30,4.2判斷是否因漲縮導致異常:,4.2.1靶孔偏移程度(>2MIL異常),NG,OK,如果發(fā)現(xiàn)為靶偏導致偏孔,需重新取未靶偏板首件.,4.2.2有無層偏現(xiàn)象:,NG,O

18、K,4.異常處理,31,NG,OK,同心圓相切為層偏,如發(fā)現(xiàn)層偏嚴重立即知會相關單位,取無層偏板重新首件.,4.2.3 CPK測試情況:,AOI測試機,鉆靶圖,≧1.33為OK,否則改善后重新進行首件.,通過以上分析,如無靶偏/層偏/鉆孔精度異常則確認為漲縮異常需進行鉆帶修改.,4.異常處理,32,4.3.異常當站改善方法. 4.3.1通過X-RAY拍光用圖片與圖標記錄偏孔方向.,X-RAY拍光照片,偏孔方向記錄,通過圖標確定

19、修改鉆帶時修改原點位置.,4.異常處理,33,4.3.2漲縮常見狀況:,不良類型一:此異常需加大鉆帶比例修改(如:原X=Y=1.0000改為X=Y=1.0001).,,原點處,異常狀況一,4.異常處理,34,不良類型二:此異常需縮小鉆帶比例修改(如:原X=Y=1.0000改為X=Y=0.9999).,,原點處,異常狀況二,4.異常處理,35,不良類型三:此異常移動PIN孔位置修改(如:將原PIN上移0.5mil).,,原點處,異常狀況三

20、,4.異常處理,36,4.4X-RAY拍光記錄料號CAM值與內(nèi)層補償比例.,4.5記錄料號數(shù)據(jù)（漲縮異常分析報告中項目記錄）,主要記錄項目為: 鉆孔機臺號,鉆板層疊數(shù),基板廠牌,基板進料批號,PP型號,core厚,裁板方式,殘銅率,最小孔徑等.,4.異常處理,37,4.6 取未鉆板至少５PNL;,至壓合X-RAY鉆靶將外圍孔鉆出:,紅色處需鉆靶,X－RAY鉆靶機,4.異常處理,38,4.7使用三次元進行量測：,三次元,長邊靠下三孔處置于

21、左下角,實際漲縮比例＝實測板平均值/CAM值綜合鉆帶原點位置與實際漲縮比例進行鉆帶修改.,3.8鉆帶修改后確認首件(標準參照3.1).,4.異常處理,39,4.9量測內(nèi)層底片漲縮:,取內(nèi)層底片,使用二次元進行底片量測,量測實際值與底片輸出值差異>2MIL時為異常.,3.10.綜合以上數(shù)據(jù)匯總異?？偙矸治?,4.異常處理,40,4.11針對異常料號進行修正補償,根據(jù)修改鉆帶大小,對應上表進行內(nèi)層補償修改.,當修改鉆孔數(shù)據(jù)時確認為以

22、下原因時不修改內(nèi)層補償: 1.確認漲縮異常為底片漲縮超標導致(量測底片>2MIL),需請內(nèi)層工程師協(xié)助分析. 2.確認漲縮異常為基材不穩(wěn)定導致(尺寸安定型測試超出+/-300PPM),需知會壓合工程師共同找廠商進行檢討分析.,4.異常處理,41,3.12外層/防焊底片對應修改　 a.外層底片修改比例:　外層曝光底片比例在鉆孔比例上加大1/萬,原點位置同鉆孔修改變更.(如:鉆孔修改X=Y=1.00015原點移至中心,則外

23、層比例修改為1.00025原點移至中心.)　b.防焊底片修改比例:　防焊曝光底片比例均修改為與鉆孔同比例,原點位置同鉆孔變更.(如:鉆孔修改X=Y=1.00015原點移至中心,則防焊底片修改為X=Y=1.00015原點移至中心).,4.異常處理,,,,,,,,,Thank You!,制作：廖鑫日期：2010.04.15,43,基板尺寸漲縮的原因: （1）經(jīng)緯方向差異造成基板尺寸變化;由于剪切時,未注意纖維方向,造成剪切應力

24、殘留在基板內(nèi),一旦釋放,直接影響基板尺寸的收縮. （2）基板表面銅箔部份被蝕刻掉對基板的變化限制,當應力消除時產(chǎn)生尺寸變化. （3）刷板時由于采用壓力過大,致使產(chǎn)生壓拉應力導致基板變形. （4）基板中樹脂未完全固化,導致尺寸變化. （5）多層板在層壓前,存放的條件差,使薄基板或半固化片吸濕,造成尺寸穩(wěn)定性差. （6）多層板經(jīng)壓合時,過度流膠造成玻璃布形變所致.,1.尺寸漲縮概述,44,1.尺寸漲縮

25、概述,基材尺寸漲縮的控制方法: （1）確定經(jīng)緯方向的變化規(guī)律按照收縮率在底片上進行補償(光繪前進行此項工作).同時剪切時按纖維方向加工,或按生產(chǎn)廠商在基板上提供的字符標志進行加工.(一般是字符的豎方向為基板的縱方向) （2）在設計電路時應盡量使整個板面分布均勻.如果不可能也要必須在空間留下過渡段(不影響電路位置為主).這由于板材采用玻璃布結構中經(jīng)緯紗密度的差異而導致板材經(jīng)緯向強度的差異. （3）應采用試刷,使工藝參數(shù)處

26、在最佳狀態(tài),然后進行刷板.對薄型基材,清潔處理時應采用化學清洗工藝或電解工藝方法.,45,（4）采取烘烤方法解決.特別是鉆孔前進行烘烤,溫度120℃、4小時,以確保樹脂固化,減少由于冷熱的影響,導致基板尺寸的變形.（5）內(nèi)層經(jīng)氧化處理的基材,必須進行烘烤以除去濕氣.并將處理好的基板存放在真空干燥箱內(nèi),以免再次吸濕.（6）需進行工藝試壓,調整工藝參數(shù)然后進行壓制.同時還可以根據(jù)半固化的特性,選擇合適的流膠量.,1.尺寸漲縮概述,46,

27、1.尺寸漲縮概述,底片尺寸漲縮的原因: （1）底片從真空包裝拆包后靜置時間不足; （2）底片繪制完成后靜置時間不足直接用于生產(chǎn); （3）溫濕度控制失靈; （4）曝光機溫升過高. 底片尺寸漲縮的控制方法: （1）黑片從真空包裝中拆封后需靜置24小時,棕片需靜置8小時; （2）底片繪制完成后靜置時間必須大于2小時才可用于生產(chǎn); （3）通常情況下溫度控制在22+2℃,濕度在55%+5%RH; （4）采