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硬質(zhì)電路板與軟板制造的比較之尺寸穩(wěn)定度比較

2016-08-20 10:46

  尺寸穩(wěn)定度或者說是材料不穩(wěn)定度,會影響整個fpc軟板制程良率。IPC的尺寸穩(wěn)定度測試,包含沿著基材兩軸方向的長度測量,之后蝕刻掉所有的銅皮并再次測量其尺寸改變,變化量就是測量尺寸穩(wěn)定度的指標(biāo)。

  Fpc軟板材料時常在銅蝕刻后縮小,典型值為0.1%或1000ppm的水,這看起來似乎是小改變,但是在這個穩(wěn)定度下從10-in底片距離上蝕刻出來的線路長度會變成9.99in,如果要制作一條18-in的線路,則實際的長度會變成17.982in,經(jīng)過更多的制程就會有更多的變化加入。

  各種制程中的熱暴露都可能會讓材料產(chǎn)生尺寸變化,因為介電質(zhì)會變軟與承受額外應(yīng)力。電路板材料的強化纖維是尺寸穩(wěn)定性基礎(chǔ),它可以保護(hù)材料降低這方面的影響。Fpc軟板經(jīng)過多次熱制程,其所引起的縮小或扭曲(定義為:不均或不預(yù)期的移動)來源為:覆蓋膜與多層壓合、電漿制程、烤箱烘烤循環(huán)等制程,這些制程處理被用來產(chǎn)生材料聚合、記號制作、排除殘留濕氣、準(zhǔn)備進(jìn)行焊接等。

  但是整體長度損失并不是fpc軟板制程最嚴(yán)重的尺寸穩(wěn)定度問題,軟板制造設(shè)計總是會進(jìn)行長度補償,以應(yīng)對公差與多次組裝可能產(chǎn)生的收縮變化,而軟板尺寸不穩(wěn)定主要沖擊來自工具系統(tǒng)與全板對位問題。硬質(zhì)電路板是以整板進(jìn)行生產(chǎn),24*36in也并非少見,這是為了要達(dá)到最大生產(chǎn)效率與最少人工成本。Fpc軟板就沒有辦法用這樣大的板面尺寸生產(chǎn),這主要是因為多組工具并列與材料不穩(wěn)定性無法讓工具進(jìn)行對齊所致。

  一般普遍的軟板整板最大尺寸是18*24in,在這種全板尺寸下工具孔到線路的距離最大可以保持在9in以內(nèi)。假設(shè)有0.1%的縮小,則9-in的尺寸會成為8-991-in,偏移量為0.009in。因為對齊孔到襯墊的普遍公差大約是0.015in,而與插梢則會有額外的0.02in公差,這些都明顯的降低了fpc軟板材料的操控性,且會沖擊到精確度與良率。

  對尺寸不穩(wěn)定度的補償順序包括:

  1.降低全板與工具的距離尺寸

  2.依據(jù)期待縮小的量,在比例(放大)的調(diào)整底片

  3.使用蝕刻后的記號與自動對位方案(參考圖9-1)

  4.群體對位(多個資料)

  5.盡可能留下在線路間的銅

  前述方法中1、3、4可以改善工具對齊能力,但是會增加制造成本改善價值比較低。底片因子調(diào)整是有效的,但是對于現(xiàn)有的技術(shù)而言無法應(yīng)對材料縮小的差異。

  材料收縮是來自于基材應(yīng)力使然,例如:介電質(zhì)膜與薄膜于180℃以下被貼附在一起,之后在20℃下進(jìn)行縮小量的測量(與工具對齊),其間的溫度差異是160℃。如果此膜的膨脹系數(shù)為30ppm,而銅的CTE是17ppm,理論的總縮小量是2080ppm或者說是約0.2%。

  依據(jù)這些數(shù)據(jù),在生產(chǎn)的過程中選擇的膜會持續(xù)保持同種CTE,這樣在壓合條件不變的狀況下也會產(chǎn)生一致的殘留應(yīng)力,此時基材應(yīng)該會持續(xù)呈現(xiàn)0.2%的縮小量,這種狀況可以利用加大底片方式來規(guī)避,這對于電腦輔助設(shè)計/制造的系統(tǒng)而言相當(dāng)簡單。

  材料縮小量與線路設(shè)計殘銅量有關(guān),同時在不同軸向所呈現(xiàn)的狀況也會非常不同。多樣因子讓底片補償變得復(fù)雜,最佳方式是在兩個軸向進(jìn)行大約0.1%的補償并進(jìn)行蝕刻測試,如果必要可以進(jìn)行多片的再測量并重新調(diào)整。不過搭配的底片漲縮因子是一個統(tǒng)計問題,可能需要許多測量來決定最佳因子,以補償?shù)灼c材料平均移動的問題。

  設(shè)計者應(yīng)該要關(guān)注底片與線路尺寸間沖突升高的問題,這是所有fpc軟板廠普遍面對的問題,必須長期建構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)資料進(jìn)行解決與妥協(xié),這包括:底片、對位能力、位置精度等等。

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