PCB基板漲縮的判定和測(cè)量

漲縮的判定與測(cè)量4/23/20231講解內(nèi)容框架漲縮的判定漲縮發(fā)生的時(shí)機(jī)與原因漲縮的測(cè)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(huì)引發(fā)漲縮﹐本次講解就主要針對(duì)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(shí)﹐它就由一種普通現(xiàn)象演變?yōu)闉?zāi)害性現(xiàn)象﹐對(duì)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(lái)一系列的隱患﹐其特點(diǎn)為﹕a.發(fā)生性高b.破壞力大c.偵測(cè)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(shí)﹐它造成的破壞力就是報(bào)廢。除了可以花大成本挽救一部分外﹐沒(méi)有重工的可能性。偵測(cè)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(shí)不會(huì)是單一數(shù)量﹐而是生產(chǎn)過(guò)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(guò)多﹐生產(chǎn)中有任意參數(shù)變更都會(huì)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(cè)是否按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行底片制作時(shí)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(shí)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(jì)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(shì)﹔從孔密集區(qū)看起﹐某區(qū)域全部與內(nèi)層pad切破超過(guò)180°為非常嚴(yán)重﹐切破超過(guò)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(cè)量靶距﹐檢測(cè)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(jì)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(duì)稱造成壓合過(guò)程中層間漲縮變化大小不同﹐引起層間線路對(duì)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(shí)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(huì)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(shí)向4個(gè)拐角偏移可以確定為整板漲縮同心圓4﹑5層同時(shí)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(shí)延X(jué)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(shí)向一個(gè)方向偏移同心圓一邊正常﹐另一邊同時(shí)往一個(gè)方向偏移以上歸納的為較為常見(jiàn)的幾種漲縮與鉚偏容易混淆的異常區(qū)分辦法﹐而實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)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(yàn)去做層別﹐判定異常的真實(shí)歸屬。同心圓某一層延一個(gè)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(huì)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(huì)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(duì)內(nèi)短有多大貢獻(xiàn)度。內(nèi)短的原因判定還需要找點(diǎn)﹐切片及數(shù)據(jù)分析﹐漲縮引起的內(nèi)短只能計(jì)算其貢獻(xiàn)度﹐單獨(dú)的漲縮不會(huì)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(huì)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(gè)PCS﹐以上孔偏方向如紅箭頭所示﹐孔偏方向?yàn)殡x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(gè)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(duì)位失準(zhǔn)﹔其二﹕底片漲縮。由于外層曝光為單面曝光﹐底片對(duì)位為兩面分開(kāi)﹐如果有一面對(duì)位不準(zhǔn)即會(huì)造成單面曝偏﹐如有兩面整體向一個(gè)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(duì)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(duì)稱狀﹐有一定規(guī)律。外偏形成取決與底片對(duì)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(guò)程中會(huì)因設(shè)備精度問(wèn)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(huì)引起靶偏﹐兩種靶偏是有分別的﹐詳見(jiàn)下圖﹕壓合中央基準(zhǔn)補(bǔ)償鉆靶﹐發(fā)生3個(gè)靶孔同時(shí)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(duì)靶偏的尺寸影響計(jì)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(shí)際值和工程的CAM值不一致﹐因此鉆靶輸入固定值時(shí)機(jī)器同時(shí)找不到兩個(gè)靶心﹐也就無(wú)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(shí)際值和CAM值之間的允許誤差。如補(bǔ)償值為6mil﹐就說(shuō)明實(shí)際值和CAM值之間允許最大差異為6mil﹐超過(guò)規(guī)格則無(wú)法生產(chǎn)。計(jì)算方法﹕中央基準(zhǔn)補(bǔ)償對(duì)孔距和CAM靶距造成差別值計(jì)算﹐假設(shè)靶距有縮﹐如上圖﹔實(shí)際孔距離L=實(shí)際靶距L1+(CAM靶距L2-實(shí)際靶距L1)/2,如果CAM靶距=20inch﹐實(shí)際靶距比CAM靶距縮6mil﹐則孔距離L=(20-0.006)+0.006/2=19.997inch﹐此時(shí)孔與實(shí)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(shí)際靶位實(shí)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(gè)靶孔同向一個(gè)方向偏移﹐有一個(gè)或多個(gè)靶孔未能打中MARK中心的異常﹐通常延X(jué)方向偏移時(shí)3個(gè)孔會(huì)同時(shí)偏移﹐延Y向偏移時(shí)會(huì)根據(jù)補(bǔ)償設(shè)定不同偏移的孔數(shù)一到三不定﹐針對(duì)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(duì)機(jī)器的校正﹐并規(guī)范作業(yè)姿勢(shì)﹐以減少靶偏異常的出現(xiàn)。4/23/202317課間休息時(shí)間Havearest。4/23/202318漲縮發(fā)生的時(shí)機(jī)與原因漲縮影響最大的是環(huán)境﹐而無(wú)論對(duì)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(duì)漲縮的測(cè)量﹕測(cè)量?jī)?nèi)層底片曝光前數(shù)據(jù)與壓合后數(shù)據(jù)對(duì)比。1.14層板測(cè)量因?yàn)?層板只有一張內(nèi)層板﹐壓合前測(cè)量靶距﹐壓合后MARK中心鑽靶后再測(cè)靶距﹐即是其絕對(duì)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(cè)量6層板共有兩張內(nèi)層板﹐基本上為對(duì)稱疊構(gòu)﹐因此壓合后兩面漲縮差異可以不考慮﹐測(cè)量方式與4層板類似。1.38層以上板測(cè)量8層以上板因?yàn)閷哟闻帕胁煌o內(nèi)外層次壓合中會(huì)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(yè)圖注。漲縮的測(cè)量4/23/2023204/23/2023212.相對(duì)漲縮的測(cè)量﹕測(cè)量工程設(shè)定值數(shù)據(jù)與壓合后數(shù)據(jù)對(duì)比。2.1壓合后漲縮測(cè)量壓合后產(chǎn)品可以選擇用X-Ray鑽靶機(jī)測(cè)量靶距或標(biāo)靶距離來(lái)判定漲縮﹐也可以將靶孔用MARK方式鑽破后使用2D測(cè)量其數(shù)據(jù)。2.2鑽孔首件后漲縮測(cè)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(wú)法作為漲縮測(cè)量的參考依據(jù)﹐此時(shí)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(cè)量孔距判定漲縮尺寸﹐8層以上有標(biāo)靶的可以同壓合測(cè)量方式。2.3中測(cè)漲縮的判定與測(cè)量中測(cè)板因?yàn)榧由贤鈱泳€路﹐對(duì)漲縮的判定有一定遮蔽性。一般漲縮為批量性異常﹐但也會(huì)有鑽孔首件等個(gè)別漲縮異常板流入﹐此時(shí)需要對(duì)異常板蝕刻后造X-Ray﹐判定方式同鑽孔﹐中測(cè)板已無(wú)可供測(cè)量的孔﹐尺寸漲縮值不能測(cè)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(wú)異常異常測(cè)量漲縮值知會(huì)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(hào)后首先抽測(cè)10pnl板﹐發(fā)現(xiàn)有漲縮異常首先知會(huì)當(dāng)班組長(zhǎng)﹐組長(zhǎng)要立即知會(huì)PE﹐漲縮嚴(yán)重的(如漲縮異常比例超過(guò)50%或漲縮R值超過(guò)8mil或漲縮最大值超過(guò)10mil)開(kāi)出異常反饋單會(huì)簽到PE及鑽孔﹑中測(cè)﹔如果為夜班﹐開(kāi)好反饋單﹐交接給白班組長(zhǎng)。對(duì)于異常板須復(fù)測(cè)10pnl﹐根據(jù)測(cè)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(shí)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(shí)需要修改鑽孔程式﹐修改程式時(shí)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(méi)有做標(biāo)記的料號(hào)須開(kāi)異常反饋單會(huì)簽壓合﹑中測(cè)﹑PE等相關(guān)部門,對(duì)已有撈槽標(biāo)記的料號(hào)無(wú)須開(kāi)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(qǐng)新底片NG知會(huì)PE出貨通知工程鑽靶測(cè)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(jì)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(hào)工具規(guī)格為A1B1=20"B1C1=4.5"壓合后實(shí)際測(cè)量靶距為Y=19.9928"﹐X=4.4991"﹐原內(nèi)層預(yù)放為X=Y=1.0003﹐請(qǐng)計(jì)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(shí)際為1.0006﹐X向應(yīng)增加