PCB基板漲縮的判定和測量

漲縮的判定與測量4/23/20231講解內(nèi)容框架漲縮的判定漲縮發(fā)生的時機(jī)與原因漲縮的測量漲縮的改善與預(yù)防CASESTUDY4/23/20232漲縮的判定1.漲縮是物體在受環(huán)境作用下尺寸發(fā)生變化的一種現(xiàn)象。和其息息相關(guān)的環(huán)境因素有溫度和濕度﹐其次制程中的外力作用也會引發(fā)漲縮﹐本次講解就主要針對非環(huán)境作用引發(fā)的漲縮現(xiàn)象。4/23/202332.當(dāng)漲縮作為一種生產(chǎn)異常出現(xiàn)在制程中時﹐它就由一種普通現(xiàn)象演變?yōu)闉?zāi)害性現(xiàn)象﹐對制程和生產(chǎn)穩(wěn)定造成強(qiáng)大的沖擊力。在PCB業(yè)界﹐漲縮出現(xiàn)將給產(chǎn)品帶來一系列的隱患﹐其特點為﹕a.發(fā)生性高b.破壞力大c.偵測性低d.批量性e.不穩(wěn)定性4/23/20234特性分析﹕特性特性分析發(fā)生性高隨著PCB板向多層高密度型發(fā)展﹐漲縮已成為如影隨行的異常﹐不斷挑戰(zhàn)產(chǎn)品的穩(wěn)定性﹐困擾高階產(chǎn)品的質(zhì)量管理。破壞力大當(dāng)漲縮作為異常出現(xiàn)時﹐它造成的破壞力就是報廢。除了可以花大成本挽救一部分外﹐沒有重工的可能性。偵測性低異常發(fā)生前不可以預(yù)知﹐規(guī)律性不強(qiáng)﹐異常發(fā)生后通常以其它形式表現(xiàn)﹐如鉆偏﹑鉚偏﹑內(nèi)短﹑外偏等。批量性異常發(fā)生時不會是單一數(shù)量﹐而是生產(chǎn)過程中使用同一參數(shù)的一批產(chǎn)品。不穩(wěn)定性異常受影響的因素過多﹐生產(chǎn)中有任意參數(shù)變更都會引起漲異常的發(fā)生。4/23/202353.引起漲縮異常的要因分析﹔為何漲縮﹖料法人內(nèi)層底片檢測是否按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行底片制作時是否按抓好的補(bǔ)償進(jìn)行預(yù)放或預(yù)縮機(jī)壓機(jī)升溫速率是否均勻壓機(jī)熱盤溫度均勻性是否達(dá)標(biāo)鉆靶機(jī)鉆靶精度是否達(dá)標(biāo)環(huán)季節(jié)﹑天氣變化內(nèi)層板棕化后放置條件壓合冷壓設(shè)置的冰水溫度底片放置的時間和條件基板底片的尺寸安定性基板的厚度以及銅厚內(nèi)層補(bǔ)償值是否抓準(zhǔn)P/P的物性與基板的匹配性板層多少及板厚是否一致殘銅率及工程迭構(gòu)設(shè)計鉆靶前是否冷卻至室溫壓合參數(shù)設(shè)置是否合理4/23/202364.鉆孔X-Ray照看方式﹕COMP面左上右下異常板廣告牌順序﹕第一步﹑確定孔偏的程度及趨勢﹔從孔密集區(qū)看起﹐某區(qū)域全部與內(nèi)層pad切破超過180°為非常嚴(yán)重﹐切破超過90°為嚴(yán)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(fā)生異常以上現(xiàn)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﹐檢測壓合是否有鉆靶異常。4/23/20237孔內(nèi)層pad隔離層切破90°切破180°5.角度判定與計算偏移值﹕4/23/202385.5.1漲縮異常表現(xiàn)的形式﹕a.層偏﹑內(nèi)S.漲縮表現(xiàn)為層偏﹑內(nèi)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(wǎng)絡(luò)線路迭加且導(dǎo)通孔連接到不同的網(wǎng)絡(luò)即形成短路。b.鉆偏.漲縮引起整板圖形變形﹐導(dǎo)致鉆孔時局部或全部孔偏現(xiàn)象。c.外偏.因漲縮引起輕度鉆偏﹐鉆孔修改機(jī)械坐標(biāo)后外層曝光仍按照原比例生產(chǎn)﹐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(guān)異常的區(qū)分﹕5.2.1.

同心圓4﹑5層同時向4個拐角偏移可以確定為整板漲縮同心圓4﹑5層同時延Y方向向外或向內(nèi)可判定為Y向漲縮同心圓4﹑5層同時延X方向向外或向內(nèi)可判定為X向漲縮4/23/20239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幾種漲縮與鉚偏容易混淆的異常區(qū)分辦法﹐而實際生產(chǎn)中會出現(xiàn)更多更復(fù)雜的現(xiàn)象﹐那樣就需要我們憑借經(jīng)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4/23/2023105.2.2漲縮與內(nèi)短—同心圓判定(查看是否存在層間偏移)。內(nèi)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(nèi)短。而漲縮引起的內(nèi)短則是因?qū)娱g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(nèi)短有多大貢獻(xiàn)度。內(nèi)短的原因判定還需要找點﹐切片及數(shù)據(jù)分析﹐漲縮引起的內(nèi)短只能計算其貢獻(xiàn)度﹐單獨的漲縮不會引起內(nèi)短﹐還需要加上鉆偏﹑層偏導(dǎo)致。如下圖﹕線路線路銅面導(dǎo)通孔介質(zhì)層如果孔與線最小距離為8mil﹐層間偏移2mil﹐漲縮3mil﹐鉆孔偏3mil(以上皆偏上限或下限)﹐導(dǎo)通孔就會連接到線路﹐造成層間短路。4/23/2023115.2.3漲縮與鉆偏—X-Ray照孔確認(rèn)假設(shè)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(kuò)張偏移﹐可以判定此板有整板內(nèi)縮現(xiàn)象﹔另有單PCS或部分PCS的孔偏呈現(xiàn)出擴(kuò)張式﹐也可判定為漲縮異常。4/23/202312鉆孔所有孔均向一個方向偏移﹐如果壓合鉆靶未偏移﹐即可斷定為鉆孔整體移位。當(dāng)然﹐鉆孔鉆偏大多數(shù)是BGA密集區(qū)部分孔偏移﹐判定人須根據(jù)具體情況做判斷﹐不可和漲縮引起的鉆偏混淆。4/23/2023135.2.4外偏與漲縮—看孔環(huán)與孔偏移外偏導(dǎo)致原因一般有二﹐其一﹕外層底片對位失準(zhǔn)﹔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﹐如果有一面對位不準(zhǔn)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(jī)性﹐但應(yīng)該可以COVER95%以上異常。兩邊板面孔對應(yīng)孔環(huán)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(guī)律。外偏形成取決與底片對位及尺寸管控﹐表現(xiàn)規(guī)律不明顯。4/23/2023145.2.5漲縮與靶偏—X-ray看靶鉆靶過程中會因設(shè)備精度問題加上人員操作不當(dāng)引起靶偏不良﹐漲縮的補(bǔ)償鉆靶也會引起靶偏﹐兩種靶偏是有分別的﹐詳見下圖﹕壓合中央基準(zhǔn)補(bǔ)償鉆靶﹐發(fā)生3個靶孔同時延Y軸向內(nèi)偏或外偏現(xiàn)象﹐為漲縮補(bǔ)償鉆偏﹐其偏移標(biāo)準(zhǔn)看鉆靶的補(bǔ)償值﹐壓合鉆靶補(bǔ)償≦6mil為我司目前管控標(biāo)準(zhǔn)﹐其對靶偏的尺寸影響計算方法如下﹕4/23/202315中央基準(zhǔn)補(bǔ)償打靶的方式﹕產(chǎn)品因漲縮造成靶距的實際值和工程的CAM值不一致﹐因此鉆靶輸入固定值時機(jī)器同時找不到兩個靶心﹐也就無法下鉆﹐必須設(shè)定補(bǔ)償值﹐才可以生產(chǎn)。所謂補(bǔ)償值就是實際值和CAM值之間的允許誤差。如補(bǔ)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(guī)格則無法生產(chǎn)。計算方法﹕中央基準(zhǔn)補(bǔ)償對孔距和CAM靶距造成差別值計算﹐假設(shè)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=20inch﹐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4/23/202316靶偏的表現(xiàn)形式﹐如下圖﹕靶偏表現(xiàn)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(jù)補(bǔ)償設(shè)定不同偏移的孔數(shù)一到三不定﹐針對此狀況鉆靶人員必須遵守SOP作業(yè)﹐在固定頻率內(nèi)增加對機(jī)器的校正﹐并規(guī)范作業(yè)姿勢﹐以減少靶偏異常的出現(xiàn)。4/23/202317課間休息時間Havearest。4/23/202318漲縮發(fā)生的時機(jī)與原因漲縮影響最大的是環(huán)境﹐而無論對環(huán)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(huán)境以外的其它部分。4/23/2023191.絕對漲縮的測量﹕測量內(nèi)層底片曝光前數(shù)據(jù)與壓合后數(shù)據(jù)對比。1.14層板測量因為4層板只有一張內(nèi)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(shù)據(jù)﹐至于層偏的影響一般可以不予考慮。1.26層板測量6層板共有兩張內(nèi)層板﹐基本上為對稱疊構(gòu)﹐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。1.38層以上板測量8層以上板因為層次排列不同﹐內(nèi)外層次壓合中會產(chǎn)生較大差異﹐因此需要建立標(biāo)靶進(jìn)行監(jiān)控﹐如下頁圖注。漲縮的測量4/23/2023204/23/2023212.相對漲縮的測量﹕測量工程設(shè)定值數(shù)據(jù)與壓合后數(shù)據(jù)對比。2.1壓合后漲縮測量壓合后產(chǎn)品可以選擇用X-Ray鑽靶機(jī)測量靶距或標(biāo)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(shù)據(jù)。2.2鑽孔首件后漲縮測量壓合鑽靶選用中央基準(zhǔn)補(bǔ)償式鑽靶﹐當(dāng)產(chǎn)品到鑽孔后靶孔已無法作為漲縮測量的參考依據(jù)﹐此時可以選擇待鑽板用鑽靶機(jī)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(biāo)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。4/23/2023221.1改善流程﹕漲縮的改善與預(yù)防1.改善OK鑽靶成型無異常異常測量漲縮值知會PE修改補(bǔ)償鑽靶不同補(bǔ)償做不同防呆標(biāo)記鑽孔首件OKNG修改程式量產(chǎn)4/23/2023231.2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(fā)現(xiàn)有漲縮異常首先知會當(dāng)班組長﹐組長要立即知會PE﹐漲縮嚴(yán)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(fù)測10pnl﹐根據(jù)測量數(shù)據(jù)選擇最佳補(bǔ)償值或篩選式鑽靶﹐補(bǔ)償規(guī)格每次放寬2mil﹐成型時撈槽作區(qū)分標(biāo)記﹐補(bǔ)償6mil撈2槽﹐8mil撈3槽﹐依此類推。b.鑽孔異常,當(dāng)部分孔有切破內(nèi)層pad時需要修改鑽孔程式﹐修改程式時要根據(jù)偏孔程度分step進(jìn)行修改﹐修改后經(jīng)首件確認(rèn)OK后量產(chǎn)﹐如發(fā)現(xiàn)首件有漲縮偏破現(xiàn)象﹐先確認(rèn)壓合是否有做撈槽區(qū)分標(biāo)記﹐沒有做標(biāo)記的料號須開異常反饋單會簽壓合﹑中測﹑PE等相關(guān)部門,對已有撈槽標(biāo)記的料號無須開單。4/23/2023242.預(yù)防預(yù)防流程圖FA壓合曝光OK重設(shè)補(bǔ)償值申請新底片NG知會PE出貨通知工程鑽靶測量漲縮值量產(chǎn)4/23/2023253.補(bǔ)償值的設(shè)定方式Y(jié)向補(bǔ)償值(R)=漲縮值(r)/CAM值(Y)X向補(bǔ)償值(R)=漲縮值(r)/CAM值(X)漲縮值(r)=壓合后靶距(L)-CAM值(YorX)計算結(jié)果精確到1/10000位﹐1/10000后的尾數(shù)一般使用棄尾法﹐也可以使用四舍五入法。例﹕某料號工具規(guī)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(nèi)層預(yù)放為X=Y=1.0003﹐請計算內(nèi)層底片預(yù)放應(yīng)改為多少﹖Y向﹕根據(jù)R=r/Y=（19.9928-20）/20=-0.0072/20=-3.6/10000X向﹕R=(4.4991-4.5)/4.5=-0.0009/4.5=-2/10000所以內(nèi)層預(yù)放Y向增加0.00036﹐實際為1.0006﹐X向應(yīng)增加