板材補(bǔ)償系數(shù)淺談

卓飛高線路板有限公司?? 江正全 龍?jiān)普?/P>

補(bǔ)償系數(shù)的原理及重要性：

????一.補(bǔ)償系數(shù)的原理：

????板材由銅箔、環(huán)氧樹脂、玻璃纖維布三者構(gòu)成，它們經(jīng)高溫壓合冷卻后因膨脹系數(shù)不同而出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力,(銅：17*10^-6cm/cm/.°C，110*10^-6cm/cm/.°C)內(nèi)應(yīng)力的大小由環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂含量，介質(zhì)厚度與銅箔厚度和纖維布的種類在生產(chǎn)條件下互相影響決定。在生產(chǎn)中破壞了它們之間的平衡力時(shí)基材將會(huì)出現(xiàn)收縮變形，造成基材上的內(nèi)層線路圖形失真。(如圖一)

????二.補(bǔ)償系數(shù)的重要性：

????1.普通的低層數(shù)板，一般客戶要求焊盤直徑與孔直經(jīng)之差大于11mil，基材及線構(gòu)在排板結(jié)構(gòu)上非常對(duì)稱。在尺寸相對(duì)較小(10-16^")和情況下，補(bǔ)償系數(shù)影響較小，一般不會(huì)出現(xiàn)崩孔壞點(diǎn)，對(duì)這類型的線路板可不考慮補(bǔ)償系數(shù)或沒有嚴(yán)格控制補(bǔ)償系數(shù)；但月產(chǎn)量上百萬(wàn)平方英尺的大型工廠，為了追求板材高利用率和高生產(chǎn)效率，往往采用大面積拼圖生產(chǎn)(16-24^")。在生產(chǎn)時(shí)若不考慮加補(bǔ)償系數(shù)鉆孔后將會(huì)出現(xiàn)崩孔，例如按10mil厚基材的補(bǔ)償系數(shù)Fill=0.30mil/in，Warp=0.45mil/in計(jì)算，線路板總長(zhǎng)度偏差有5mil-12mil。

????2.高密度，高層數(shù)的多層混合型板（包括BGA板及積層埋孔/盲孔板）。線路板在壓板后的品質(zhì)要求：

????1）壓板后總長(zhǎng)度不能偏差過(guò)大，因焊盤直徑與孔直徑之差已降到只有大于6mil了，鉆孔后的焊盤銅環(huán)只有3mil多一點(diǎn)。

????2)壓板后每層內(nèi)層線路總長(zhǎng)度一致。所以可能需在不同厚度基材上的每種線構(gòu)給一個(gè)不同的補(bǔ)償系數(shù)。如圖二的結(jié)構(gòu)需用三種補(bǔ)償系數(shù)才能得到良好控制。

????3)積層法生產(chǎn)大面積的單元板，根據(jù)生產(chǎn)流程對(duì)線路板需進(jìn)行多次分層補(bǔ)償，才能確保外層貼件面的盲孔焊盤與通孔焊盤完整無(wú)缺。(如圖三)

????4）高密度線路板的線寬/線間在3mil-5mil之間。必需用低收縮系數(shù)的基材生產(chǎn)才能保證這種高密度線路板的線間不會(huì)因收縮而造成高壓漏電短路。

????三.影響補(bǔ)償系數(shù)準(zhǔn)確性的因素及原因：

????1.板材：

????1）不同的供應(yīng)商所用環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)，纖維布的種類，基材壓板參數(shù)不同，同一厚度的基材的收縮系數(shù)是有差別的。

????2)相同的供應(yīng)商所用不同環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)，同一厚度的基材的收縮系數(shù)不同，如普通料與高Tg料。高Tg料有良好的耐熱性，但穩(wěn)定性(低膨脹系數(shù))就比普通料差。

????3）相同的供應(yīng)商所用不同種類的纖維布，同一厚度的基材的收縮系數(shù)不同。如8mil基材，可用2116*2或用7628*1，因2116的經(jīng)緯方向的纖維絲數(shù)目為60*58根/in,而7628的為46*33根/in。

????4）相同的供應(yīng)商所用不同種類的纖維布，不同厚度的基材的收縮系數(shù)不同。如7mil與8mil基材同用7628*1，但7mil基材如果用普通的7628*1生產(chǎn)，其厚度控制比較困難，因而部分供應(yīng)商采用低重量纖維布(Low basic weight)生產(chǎn)。因此有部分線路板廠在一定范圍厚度用同一種補(bǔ)償系數(shù)生產(chǎn)的做法是有誤的。

????5)相同的供應(yīng)商所用相同種類的纖維布，相同厚度而銅箔厚度不同的基材的收縮系數(shù)不同。2/2 oZ比H/H oZ銅在Signal線構(gòu)中約大0.20mil/in。

????2.排板結(jié)構(gòu)：

????1）正常結(jié)構(gòu)與假層結(jié)構(gòu)不同：相同的供應(yīng)商所用相同纖維布的種類，相同厚度和銅箔的基材在不同的排板結(jié)構(gòu)的收縮系數(shù)不同。如用積層法生產(chǎn)的14層盲孔板中的L1-L7層的結(jié)構(gòu)(圖四),L2-L3層的5mil基材與L6-L7層的5mil基材的收縮系數(shù)不同，而正常結(jié)構(gòu)則可共用收縮系數(shù)。

????2）排板結(jié)構(gòu)總厚度不同：相同的供應(yīng)商所用相同纖維布的種類，相同厚度和銅箔的基材在排板結(jié)構(gòu)中不同的位置的收縮系數(shù)不同(如圖五)。L2-L5，L20-L23與L6-L19的收縮系數(shù)不同，一般排板結(jié)構(gòu)總厚度超過(guò)60mil后其收縮系數(shù)比排板結(jié)構(gòu)總厚度小于60mil的收縮系數(shù)少一半左右。

????3.工藝流程：

????1）多次磨板或磨痕過(guò)大，基材受壓產(chǎn)生彈性變形，過(guò)去認(rèn)為磨板的因素對(duì)收縮系數(shù)影響不大。但本人跟蹤外層自動(dòng)曝光機(jī)的試產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)多次磨板可對(duì)收縮系數(shù)增加0.20mil/in-0.35mil/in不等。同時(shí)制作工程部負(fù)責(zé)出菲林的工程師也有同感，總厚度越薄的線路板，其外層菲林需加長(zhǎng)才能滿足對(duì)位精度要求。本人認(rèn)為可能因磨板產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力比較小且穩(wěn)定，所以無(wú)知地算在基材的內(nèi)應(yīng)力中了。

????2）菲林變形控制：所有線路板廠對(duì)內(nèi)層環(huán)境的溫度，濕度控制進(jìn)行大量投資，對(duì)菲林變形方面有足夠的改善，但本人在跟蹤生產(chǎn)菲林變形類型時(shí)發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)過(guò)的舊菲林在放置兩星期后再生產(chǎn)時(shí)，即使在曝光前測(cè)量菲林無(wú)變形，但生產(chǎn)5-10塊后出現(xiàn)持發(fā)性變形，造成后繼生產(chǎn)批量性的超差，工序上有X-Y-Table測(cè)量機(jī)條件下，象這樣情況需生產(chǎn)20塊后用X-Y-Table再測(cè)量一次菲林。目前已有無(wú)收縮的玻璃菲林(清溢公司)引進(jìn)，但在價(jià)格上，送貨時(shí)間及線路板所用ORC曝光機(jī)的構(gòu)造等原因未能迅速推廣。

????3）因工作失誤將開料方式不一致的板料與纖維混合排板，不但會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重板曲，而且造成線路板不規(guī)則超差。這種現(xiàn)象在負(fù)責(zé)跟蹤補(bǔ)償系數(shù)初期經(jīng)常出現(xiàn)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)Fill和Warp方向的對(duì)稱問(wèn)題未重視。上述說(shuō)明中任何因素的變化都有可能引起線路板出現(xiàn)超差，重影的品質(zhì)問(wèn)題。因此怎樣防止線路板出現(xiàn)超差，重影或當(dāng)線路板出現(xiàn)超差，重影的品質(zhì)問(wèn)題時(shí)，尋找原因及改善是我們整理補(bǔ)償系數(shù)的重要目的。

補(bǔ)償系數(shù)定期小結(jié):

????上述任何的因素都可以影響補(bǔ)償系數(shù)的準(zhǔn)確性，在怎樣防止超差，重影的品質(zhì)問(wèn)題上，不同的線路板廠家有不同的處理方式：

????1.產(chǎn)量不大的線路板廠：

????1）一般選用一到二種收縮系數(shù)比較穩(wěn)定的板材供應(yīng)商，排除供應(yīng)商的來(lái)料因素。

????2）廠內(nèi)的工藝流程使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)操作及參數(shù)。

????3）采用小尺寸拼圖生產(chǎn)，減少補(bǔ)償系數(shù)的影響。

????2.對(duì)于高產(chǎn)量的大廠：因選用一到二種收縮系數(shù)比較穩(wěn)定的板材供應(yīng)商已不能滿足大量使用板材的需求，必會(huì)增加板材的豐富來(lái)源及追求低成本的控制，因此同時(shí)使用多個(gè)供應(yīng)商。這樣增加了因補(bǔ)償系數(shù)的因素造成線路板在生產(chǎn)中的壞率。

補(bǔ)償系數(shù)的整理內(nèi)容：

????一.補(bǔ)償系數(shù)各種參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化：

????1.菲林的補(bǔ)償方式：目前線路板廠存在多種菲林補(bǔ)償方式，其中最常用的為在CAM/CAD上操作方便的中心補(bǔ)償及左下角補(bǔ)償，還有一種補(bǔ)償為先逐套單元補(bǔ)償，再進(jìn)行整板拼圖，這種方法一般用在手機(jī)主板生產(chǎn)上，因手機(jī)板單元面積小，結(jié)構(gòu)存在大銅面，單元內(nèi)收縮系數(shù)很小，對(duì)于單元面積較大的盲孔板，這種把單元內(nèi)的板材作不收縮的方法無(wú)法滿足精度的要求。

????2.控制菲林的標(biāo)準(zhǔn)：菲林的尺寸在恒溫恒濕的環(huán)境也存在變化，因此菲林變形到什么程度可繼續(xù)生產(chǎn)，就需一個(gè)控制標(biāo)準(zhǔn)。其準(zhǔn)確性可以既能控制線路板不會(huì)出現(xiàn)超差。又能節(jié)約物料。根據(jù)本人長(zhǎng)期跟蹤試驗(yàn)，菲林的控制標(biāo)準(zhǔn)為±2mil最適合，超出控制范圍的變形菲林則不能生產(chǎn)，因?yàn)閺膶?shí)際生產(chǎn)中可知：用超出±2mil的變形菲林生產(chǎn)出的線路板會(huì)出現(xiàn)±3mil-±8mil的超差范圍。

????3.檢驗(yàn)線路板收縮系數(shù)的方法：

????1）菲林生產(chǎn)前沒有X-Y-Table檢測(cè)機(jī)，常用的做法先用菲林生產(chǎn)幾塊樣板，蝕板后用測(cè)量機(jī)測(cè)量，判斷菲林是否變形。

????在生產(chǎn)前用X-Y-Table機(jī)測(cè)量確定菲林是否變形。

????2）壓板后可用自動(dòng)互補(bǔ)對(duì)稱打孔機(jī)測(cè)量線路板壓板后是否超差。

????對(duì)于混合結(jié)構(gòu)的型號(hào)，不能單獨(dú)用X-Ray打孔機(jī)測(cè)量線路板壓板后的平均長(zhǎng)度來(lái)判斷是否超差，因其重影也可能為補(bǔ)償系數(shù)失誤造成的，所以需在各層的板邊上設(shè)置一套靶標(biāo)，測(cè)量各層的長(zhǎng)短數(shù)據(jù)，這種方法在4-10層板比較適合。

????4.線路板的偏差標(biāo)準(zhǔn)：板材允許出現(xiàn)多大的偏差鉆孔后不會(huì)出現(xiàn)崩孔或嚴(yán)重偏孔。這與客戶要求有關(guān)，不同的型號(hào)有不同的尺寸要求。所以生產(chǎn)板的偏差標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)不同的線構(gòu)要求來(lái)區(qū)分：

????二.補(bǔ)償系數(shù)系統(tǒng)化：

????線路板的種類繁多，產(chǎn)量較大，使用多個(gè)供應(yīng)商的板料時(shí)，存在各種各樣的排板結(jié)構(gòu)和線構(gòu)，因此我們通過(guò)每天對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在大量復(fù)雜瑣碎的數(shù)據(jù)中抓住問(wèn)題本質(zhì)，分類歸納不同供應(yīng)商，板厚及銅厚在各種線構(gòu)中的補(bǔ)償系數(shù)，才能準(zhǔn)確地表達(dá)基材在某種情況下使用多大的補(bǔ)償系數(shù)，減少舊結(jié)構(gòu)的樣板或新板在試產(chǎn)中出現(xiàn)批量性的壞板，可以大量地節(jié)約基材。(根據(jù)多年來(lái)負(fù)責(zé)多個(gè)供應(yīng)商板材的穩(wěn)定性，本公司補(bǔ)償系數(shù)表比較準(zhǔn)確地應(yīng)用生產(chǎn)；從板材供應(yīng)商了解到，他們認(rèn)為本公司補(bǔ)償系數(shù)表能真實(shí)地反應(yīng)出他們板材的收縮性)