PCB尺寸涨缩的原因及应对分析

      从基材一次内层线路图形转移经数次压合直至外层线路图形转移的加工过程中,会引起拼板经纬向不同的涨缩。
  从整个PCB制作FLOW-CHART中我们可以找出可能引起板件涨缩异常及尺寸一致性较差的原因及工序:
  1、基材来料尺寸稳定性,尤其是供应商的每个层压CYCLE之间的尺寸一致性;即使同一规格基材不同CYCLE的尺寸稳定性均在规格要求内,但因之间的一致性较差,可引起板件首板试制确定合理的一次内层补偿后后,因不同批次板料间的差异造成后续批量生产板件的图形尺寸超差;同时,还有一种材料异常是在外层图形转移后至外形工序的过程中板件发现收缩;在生产过程中曾有个别批次的板件在外形加工前数据测量过程中发现其拼板宽度与出货单元长度相对外层图形转移倍率出现严重的收缩,比率达到3.6mil/10inch,具体数据见下表;经追查,该异常批次板件在外层层压后的X-RAY测量与外层图形转移倍率均处于控制范围内的,目前在过程监控中仍暂未找出较好的方法进行监控;
  2、拼板设计:常规板件的拼板设计均为对称设计,在图形转移倍率正常的情况下对成品PCB的图形尺寸并无明显影响;但是一部分板件在为提升板料利用率,降低成本的过程中而使用了非对称性结构的设计,其对不同分布区域的成品PCB的图形尺寸一致性将带来极为明显的影响,甚至在PCB的加工过程中我们都可以在激光盲孔钻孔以及外层图形转移曝光/阻焊剂曝光/字符印刷过程中发现此类非对称设计的板件其在各环节中的对准度情况相对常规板件更难以控制与改善;
  3、一次内层图形转移工序:此处对成品PCB板件尺寸是否满足客户要求起着极为关键的作用;如一次内层图形转移的菲林倍率补偿提供存在较大偏差其不但可直接导致成品PCB图形尺寸无法满足客户要求外,还可引起后续的激光盲孔与其底部连接盘对位异常造成LAYER TO LAYER之间的绝缘性能下降直至短路,以及外层图形转移过程中的通/盲孔对位问题;
  根据上述分析,我们可针对性地采取适当的方式对异常进行监控及改善;
  1、基材来料尺寸稳定性与批间尺寸一致性的监控:定期地对不同供应商提供的基材进行尺寸稳定性测试,从中跟踪其同规格板料不同批之间的经纬向数据差异,并可适当地使用统计技术对基材测试数据进行分析;从而也可找出质量相对稳定的供应商,同时为SQE及采购部门提供更为详实的供应商选择数据;对于个别批次的基材尺寸稳定性差引起板件在外层图形转移后发生的严重涨缩,目前只能通过外形生产首板的测量或出货审查时进行测量来发现;但后者对批管理的要求较高,在某编号大批量生产时容易出现混板;
  2、拼板设计方面应量采用对称结构的设计方案,使拼板内的各个出货单元涨缩保持相对一致;如可能,应与客户沟通建议其允许在板件的工艺边上以蚀刻/字符等标识方式将各出货单元在拼板内的位置进行具体标识;此方法在非对称方式设计的板件内效果将更明显,即使每拼板内因图形不对称引起各别单元出现尺寸超差,甚至是因此引起的局部盲孔底部连接异常亦可极为方便地确定异常单元并在出货前将其挑出处理,不至于流出造成客户封装异常而招致投诉;
  3、制作倍率首板,通过首板来科学地确定生产板件的一次内层图形转移倍率;在为降低生产成本而变更其它供应商基材或P片时,此点尤为重要;当发现有板件超出控制范围时应根据其单元管位孔是否为二次钻孔加工;如为常规加工流程板件则可根据实际情况放行至外层图形转移通过菲林倍率进行适当调整;如是二次钻孔板件,则对异常板件的处理需特别谨慎以确保成品板件的图形尺寸与标靶至管位孔(二次钻孔)距;附二次积层板件首板倍率收集清单;
  4、过程监控:利用外层或次外层板件在其层压后的X-RAY生产钻孔管位孔时所测量的板件内层标靶数据,分析其是否在控制范围内且与合格首板所收集的相应数据进行对比以判断板件尺寸是否有涨缩异常,下有附表可参考;经过理论计算,通常此处的倍率应控制在+/-0.025%以内才能满足常规板件的尺寸要求;
  通过分析PCB尺寸涨缩原因,找出可用的监控和改善方法,希望广大PCB从业者能从中得到启示,结合自身实际情况,找到适合自己公司的改善方案.
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