PCB基板涨缩的判定与测量[1]

2020年2月26日星期三1涨缩的判定与测量2020年2月26日星期三2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CASESTUDY2020年2月26日星期三3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。2020年2月26日星期三42.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2020年2月26日星期三5特性分析﹕特性特性分析发生性高随着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。破坏力大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。侦测性低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。批量性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。不稳定性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。2020年2月26日星期三63.引起涨缩异常的要因分析﹔为何涨缩﹖料法人内层底片检测是否按标准进行底片制作时是否按抓好的补偿进行预放或预缩机压机升温速率是否均匀压机热盘温度均匀性是否达标钻靶机钻靶精度是否达标环季节﹑天气变化内层板棕化后放置条件压合冷压设置的冰水温度底片放置的时间和条件基板底片的尺寸安定性基板的厚度以及铜厚内层补偿值是否抓准P/P的物性与基板的匹配性板层多少及板厚是否一致残铜率及工程迭构设计钻靶前是否冷却至室温压合参数设置是否合理2020年2月26日星期三74.钻孔X-Ray照看方式﹕COMP面左上右下异常板广告牌顺序﹕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。第二步﹑判定原因﹔如整pnl或部分step有发生异常以上现象﹐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﹐检测压合是否有钻靶异常。2020年2月26日星期三8孔內層pad隔離層切破90°切破180°5.角度判定與計算偏移值﹕2020年2月26日星期三95.5.1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.同心圆4﹑5层同时向4个拐角偏移可以确定为整板涨缩同心圆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2020年2月26日星期三10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。同心圆某一层延一个圆心朝不同的方向偏移2020年2月26日星期三115.2.2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。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﹕线路线路铜面导通孔介质层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)﹐导通孔就会连接到线路﹐造成层间短路。2020年2月26日星期三125.2.3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。2020年2月26日星期三13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。2020年2月26日星期三145.2.4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。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。2020年2月26日星期三155.2.5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﹕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﹕2020年2月26日星期三16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=20inch﹐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=(19.997-19.994)/2=0.0015inch=1.5mil.靶距中央CAM距离CAM距离实际靶位实际靶位孔位置孔位置2020年2月26日星期三17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。2020年2月26日星期三182020年2月26日星期三19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。2020年2月26日星期三201.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。1.14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。1.26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。1.38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2020年2月26日星期三212020年2月26日星期三222.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。2020年2月26日星期三231.1改善流程﹕漲縮的改善與預防1.改善OK鑽靶成型無異常異常測量漲縮值知會PE修改補償鑽靶不同補償做不同防呆標記鑽孔首件OKNG修改程式量產2020年2月26日星期三241.2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。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。2020年2月26日星期三252.預防預防流程圖FA壓合曝光OK重設補償值申請新底片NG知會PE出貨通知工程鑽靶測量漲縮值量產2020年2月26日星期三263.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(YorX)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=20B1C1=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=-3.6/10000X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。2020年2月26日星期三27CASESTUDY1.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。2020年2月26日星期三282.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﹖2020年2月26日星期三29THEENDTHANKS!