板材補償系數(shù)淺談(精)

1、板材補償系數(shù)淺談前言：近多年來，隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)展，以手機、手提電腦和網(wǎng)絡等產(chǎn)品為代表的電子產(chǎn)品需求高密度、高層數(shù)的線路板。這就要求線路板的基材在使用中有更高的耐熱性，而在生產(chǎn)中要求基材有更高尺寸穩(wěn)定性 （低膨脹系數(shù)） ， 從而減少因脹縮系數(shù)引起內(nèi)層出現(xiàn)的超差，重影，高壓漏電等品質(zhì)問題，才能保證線路板的生產(chǎn)成品率。補償系數(shù)的原理及重要性：一 補償系數(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 力 ， （ 銅：17X106cm cm，110X10 6cm cm） 內(nèi)應力的大小由環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)， 環(huán)氧樹脂

2、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基材將會出現(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徑之差大于 11mil ，基材及線構(gòu)在排板結(jié)構(gòu)非常對稱在尺寸相對較?。?0 16”） 的情況下， 補償系數(shù)影響較小， 一般不會出現(xiàn)崩孔壞點對這類型的線路板可不考慮補償系數(shù)或沒有嚴格控制補償系數(shù)； 但月產(chǎn)量上百萬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)時若不考慮加補償系數(shù)鉆孔后將會出現(xiàn)崩孔，例如按10mil厚基材的

3、補償系數(shù)Fill =0.30mil/in,Warp=0.45milin 計算，線路板總長度偏差有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>.壓板后總長度不能偏差過大，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3mi 多一點2>.壓板后每層內(nèi)層線路總長度一致.所以可能需在不同厚度基材上的每種線構(gòu)給一個不同的補償系數(shù) 如圖二的結(jié)構(gòu)需用三種補償系數(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)流程對線路板需進行多次分層補償，才能確保外層貼件面的盲孔焊盤與通孔焊盤完整無

4、缺（如圖三）4>.高密度線路板的線寬/線間在3mil5mil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因收縮而造 成高壓漏電短路三、影響補償系數(shù)準確性的因素及原因： 工序 MI 供應商 工藝流程 注因素 排板結(jié)構(gòu) 各層線構(gòu) 補償方式 環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)介質(zhì)厚度及銅箔厚度纖維布的種類基材壓板參數(shù)開料方式 開料局爐 磨板 菲林 排板 壓板原因 排板結(jié)構(gòu)（纖維數(shù)，總厚度） 。正常結(jié)構(gòu)與假層結(jié)構(gòu)。 拼圖中的單元數(shù)及單元內(nèi)的線構(gòu)（G/G.G/S.S/S） . 中心補償，左下角補償，單元補償。各供應商的樹脂成份不同：高 Tg料；Getek料，Rogers料， BT 料。 不同的

5、板厚與銅厚混合內(nèi)應力不同。 不同的厚度所用的纖維布種類不同： 1080.2116.7628. 供應商生產(chǎn)基材壓力不同。 橫/直紋（Fill與Warp方向），切板紋路變形。消除內(nèi)應力，消除過度吸濕（尤其高 Tg 料） 。 多次磨板或磨痕過大，基材受壓產(chǎn)生彈性變形。 菲林受溫度，濕度變形。曝光時菲林與板不整齊。 板材與纖維的橫/直紋（Fill與Warp方向），鋼盤上的疊放方式。壓板參數(shù)（溫度，壓力） 。G-Ground； S-Signal說明板材收縮的大小由上述因素互相混合的結(jié)果， 當其中一種因素改變后，板材收縮系數(shù)都會變化1 板材：1>.不同的供應商所用環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)，纖維布的種類，基材

6、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)緯方向的纖雛絲數(shù)目為 60*58根/in ,而7628的為46*33根/in4>.相同的供應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

7、的 7628*1 生產(chǎn)，其厚度比較難控制比較困難，因而部份供應商采用低重量纖維布(Low basic weight)生產(chǎn).因此有部份線路板廠在一定范圍厚度用同一種補償系數(shù)生產(chǎn)的做法是有誤的5>.相同的供應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。 22 oZ 比 H H oZ 銅在 Signal 線構(gòu)中約大 0 20milin。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。用積層法生產(chǎn)的 14 層盲孔板中的 Ll L7 層的結(jié)構(gòu) （ 圖四 ）， L2 L3層的 5mi

8、l 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>多次磨板或磨痕過大，基材受壓產(chǎn)生彈性變形，過去認為磨板的因素對收縮系數(shù)影響不大 但本人跟蹤外層自動曝光機的試產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)多次磨板可對收縮系數(shù)增加 0 20mil in 0.35mil in

9、不等 同時制作工程部負責出菲林的工程師也有同感，總厚度越簿的線路板，其外層菲林需加長才能滿足對位精度要求 本人認為可能因磨板產(chǎn)生的內(nèi)應力比較小且穩(wěn)定，所以無知地算在基材的內(nèi)應力中了2>.菲林變形控制：所有線路板廠對內(nèi)層環(huán)境的溫度.濕度控制進行大量投資， 對菲林變形方面有足夠的改善 但本人在跟蹤生產(chǎn)菲林變形類型時發(fā)現(xiàn)， 生產(chǎn)過的舊菲林在放置兩星期后再生產(chǎn)時， 即使在曝光前測量菲林無變形， 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 測量機條件下， 象這樣情況需生產(chǎn)20塊后用XYTable再測量一次菲林.目前已有無收縮的玻璃菲林（清溢公司）

10、引進，但在價格上，送貨時間及線路板所用ORC 曝光機的構(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，不但會出現(xiàn)嚴重板曲， 而且造成線路板不規(guī)則超差 這種現(xiàn)象在負責跟蹤補償系數(shù)初期經(jīng)常出現(xiàn)，因為當時Fill 和 Warp 方向的對稱問題未重視 上述說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)問題 因此怎樣防止線路板出現(xiàn)超差， 重影或當線路板出現(xiàn)超差， 重影的品質(zhì)問題時， 尋找原因及改善是我們整理補償系數(shù)的重要目的。補償系數(shù)定期小結(jié)：上述任何的因素都可以影響補償系數(shù)的準確性在怎樣防止超差，重影的品質(zhì)問題上，不同的線路板廠家有不同的處理方式：1 產(chǎn)

11、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)定的板材供應商，排除供應商的來料因素2>.廠內(nèi)的工藝流程使用統(tǒng)一標準操作及參數(shù).3>.采用小尺寸拼圖生產(chǎn)，減少補償系數(shù)的影響.2對于高產(chǎn)量的大廠：因選用一到二種收縮系數(shù)比較穩(wěn)定的板材供應商已不能滿足大量使用板材的需求， 必會增加板材的豐富來源及追求低成本的控制， 因此同時使用多個供應商 這樣增加了因補償系數(shù)的因素造成線路板在生產(chǎn)中的壞率。補償系數(shù)的整理內(nèi)容：一補償系數(shù)各種參數(shù)的標準化：1 菲林的補償方式：目前線路板廠存在多種菲林補償方式，其中最常用的為在CAM CAD 上操作方便的中心補償及左下角補償， 還有一種補償為先

12、逐套單元補償， 再進行整板拼圖， 這種方法一般用在手機主扳生產(chǎn)上，因手機板單元面積小，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法滿足精度的要求2 控制菲林的標準：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)， 就需一個控制標準。 其準確性可以既能控制線路板不會出現(xiàn)超差， 又能節(jié)約物料。 根據(jù)本人長期跟蹤試驗，菲林的控制標準為 2mil 最適合，超出控制范圍的變形菲林則不能生產(chǎn)因為從實際生產(chǎn)中可知：用超出 2mil 的變形菲林生產(chǎn)出的線路板會出現(xiàn)3mil 8mil 的超差范圍3 檢驗線路板收縮系數(shù)的方法：1>

13、;. *菲林生產(chǎn)前沒有XYTable檢測機，常用的做法先用菲林生產(chǎn)幾塊樣板，蝕板后用測量機測量，判斷菲林是否變形*在生產(chǎn)前用XYTable機測量確定菲林是否變形.2 >. *壓板后可用自動互補對稱打孔機測量線路板壓板后是否超差.*對于混合結(jié)構(gòu)的型號，不能單獨用X Ray打孔機測量線路板壓板后的平均長度來判斷是否超差， 因其重影也可能為補償系數(shù)失誤造成的， 所以需在各層的板邊上設置一套靶標， 測量各層的長短數(shù)據(jù) 這種方法在4 10 層板比較適合* 目前已流行一套自動測量超差及重影的軟件系統(tǒng)(Perfertect TestCoupon).該系統(tǒng)可以比較方便批量性地計算出多層板的各層的超差及各

14、層間的重影( 內(nèi)移 )情況且不受板厚限制但該方法需外層蝕板后才能測量，比壓板后用X Ray 打孔機測量需要流程長，不能快速得到結(jié)果4 線路板的偏差標準：板材允許出現(xiàn)多大的偏差鉆孔后不會出現(xiàn)崩孔或嚴重偏孔。 這與客的要求有關(guān)， 不同的型號有不同的尺寸要求 所以生產(chǎn)板的偏差標準是根據(jù)不同的線構(gòu)要求來區(qū)分：線構(gòu)要求 偏差標準 重影 牛眼直徑-焊盤直徑nilmil =M.5mil 牛眼直徑-焊盤直徑> 6mil 均0mil超差焊盤直徑-孔直徑nilmil垃5mil焊盤直徑-孔直徑> 6mil 均0mil當偏差標準控制過嚴， 不但不能再提高品質(zhì)指標， 反而浪費菲林等物料資源，降低生產(chǎn)效率及影響出貨計劃。二補償系數(shù)系統(tǒng)化：線路板的種類繁多，產(chǎn)量較大，使用多個供應商的板料時，存在各種各樣的排板結(jié)構(gòu)和線構(gòu) 因此我們通過每天對數(shù)據(jù)進行處理， 在大量復雜瑣碎的數(shù)據(jù)中抓住問題本質(zhì) 分類歸納不同供應商， 板厚及銅厚在各種線構(gòu)中的補償系數(shù) 才能準確地表達基材在某種情況下使用多大的補償系數(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)多年來負責多個供應商板材的穩(wěn)定性，本公司補償系數(shù)表比較準確