電路板外層偏位的控制方法

2023-12-04 09:53:46

電路板外層偏位的控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種電路板外層偏位的控制方法，該控制方法包括：確定通孔與外層焊盤或盲孔與外層焊盤的1、2……N個偏位影響因素；根據所述偏位影響因素確定其對位能力模型T，其中1、2……N個偏位影響因素對應的影響數值分別為A、B……X；根據對位能力模型T值判斷通孔或盲孔與外層焊盤的偏位能力是否滿足要求；若對位能力模型T不能滿足對位需求，調整1、2……N個對位影響因素中的一個或多個影響因素的數值，修正相應對位能力模型T，直到滿足相應的對位要求。本控制方法通過對位能力模型計算出不同設備、不同定位方式下的對位能力，對比確定處最佳的對位製作流程，能夠有效的指導電路板的生產製作。
【專利說明】電路板外層偏位的控制方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及電路板製作【技術領域】，尤其是指一種電路板外層偏位的控制方法。

【背景技術】
[0002]隨著半導體產品和封裝技術（IC Package)的小型化、高性能化、多功能化和高頻 高速化發展趨勢，相應的封裝基板必須滿足"小型化、超薄型、高密度，，的要求，目前在國內 外有著極好和廣泛的應用前景。由於基板盲孔間距設計越來越小，這給電路板製造商的對 位控制帶來了巨大挑戰。特別是基板的外層對位技術（包括"盲孔與焊盤、通孔與焊盤，，偏 "flA控制），這些外層的偏位直接在廣品外觀觀測出來，且將嚴重影響著後續引線鍵合（Wj_ re Bond)、倒裝晶片（Flip Chip)等封裝過程的質量、可靠性，從而影響著顧客對基板產品的信 任、認可。由於受壓合次數和流程多、影響因素多而複雜等原因，基板的外層對位能力界定 和有效控制一直困擾著基板製造商，由於外層"盲孔的焊盤"或"通孔的焊環，，設計過小、超 對位能力製作所帶來的"偏位報廢或可靠性"問題層出不窮。
[0003] 特別是對於外層同時有盲孔和通孔的基板，如何一起控制好"盲孔與焊盤、通孔與 焊盤"偏位、確定各自的對位能力，是目前生產廠家最難解決的問題。為解決該問題，目前 生產廠家採取的定位孔定位方式主要有3種：①層壓後板邊 x-ray衝一套定位孔，外層的通 孔、盲孔、外層線路製作都採用同一套定位孔定位；②層壓後板邊 x-ray衝一套定位孔，先 通孔定位使用，完成鑽通孔並在板邊鑽出用於"盲孔、外層線路製作"的定位孔，相當於有2 套定位孔（鑽通孔一套，盲孔、外層線路一套；③層壓後板邊x-ray衝兩套定位孔，通孔使用 一套，盲孔、外層線路製作使用一套。
[0004]對於第①種定位方式，由於需在定位孔上銷釘來定位，完成鑽通孔、下板後，定位 孔將破損、變形，加上封裝基板板厚都較薄（小於0. 3mm)，定位孔"破損、變形"將更嚴重，導 致後續的盲孔、外層線路製作時的定位不良而偏位報廢。對於第②種定位方式，由於盲孔內 /外焊盤比通孔內/外焊盤小很多，受CNC鑽孔設備較大的孔位精度影響，CNC鑽的"定位 孔"雖可保證盲孔與外層焊盤對位良好，但容易導致盲孔與內層焊盤偏位而內短報廢。對於 第③種定位方式，x-ray衝有兩套定位孔，不會有定位孔破損變形缺陷，也不會產生盲孔與 內外層焊盤偏位報廢，各項綜合對位效果最好，不足之處是通孔與焊盤偏位稍微變大。
[0005] 因此，以上問題轉變為如何在上述第③種定位方式基礎上一起控制好"盲孔與焊 盤、通孔與焊盤"偏位、確定各自的對位能力"。為確定外層對位能力，目前生產廠家採取 方法有：①生產板的邊緣添加測試塊，憑做板經驗或大量數據統計測量偏位最大值來確定 外層對位能力；②借鑑國內外其他基板製造技術較成熟廠家的能力來確定。由於各廠家制 作工藝、設備、製程能力、對位影響因素各不一樣，上述廠家很難快速、準確得到外層對位能 力，更談不上建立偏位模型來分析、優化對位能力。總之，基板的外層對位能力難以確定、超 能力製作而報廢的現象經常發生。


【發明內容】

[0006] 基於此，本發明在於提供一種電路板外層偏位的控制方法，其能夠克服現有技術 的不足，能夠快速準確的確定外層偏位能力，確定優化方法，改善偏位能力。
[0007] 其技術方案如下：
[0008] -種電路板外層偏位的控制方法，該控制方法包括：
[0009] 確定通孔與外層焊盤或盲孔與外層焊盤的1、2……N個偏位影響因素；
[0010] 根據所述偏位影響因素確定其對位能力模型T，其中，VI*#+￡?+_...+#，K 2……Ν個偏位影響因素對應的影響數值分別為Α、Β……X ;
[0011] 根據對位能力模型Τ值判斷通孔或盲孔與外層焊盤的偏位能力是否滿足要求；
[0012] 若對位能力模型Τ不能滿足對位需求，調整1、2……Ν個對位影響因素中的一個或 多個影響因素的數值，修正相應對位能力模型Τ，直到滿足相應的對位要求。
[0013] 下面對進一步技術方案進行說明：
[0014] 進一步的，電路板層數大於等於4層時，對位能力模型 T2 =S*^A2 中 n 為電路板層數。
[0015] 進一步的，若對位能力T不能滿足對位需求時，調整影響對位能力模型T值最大的 偏位影響因素的值，修正對位能力模型T，確定最小的T值。
[0016] 進一步的，在製作所述電路板時，層壓後x-ray衝制兩種定位孔，所述定位孔包括 盲孔與外層線路定位孔、CNC鑽通孔定位孔。
[0017] 進一步的，所述盲孔與外層焊盤的對位影響因素、所述通孔與外層焊盤的對位影 響因素均包括2種直接因素、0-10種間接因素，所述直接因是指其各自的位置獨立移動直 接影響對位能力，所述間接因素指通過影響直接因素位置移動或相對移動影響對位能力。
[0018] 進一步的，所述盲孔與外層焊盤的直接因素包括外層圖形位置偏差、盲孔孔位偏 差。
[0019] 進一步的，所述通孔與外層焊盤的直接因素包括外層圖形位置偏差、CNC鑽通孔孔 位偏差。
[0020] 進一步的，所述通孔與外層焊盤的間接因素包括X-Ray鑽靶孔位偏差、CNC上銷釘 和疊板鑽孔滑板偏差、不同板漲縮或鑽帶偏差、CNC鑽孔人工調原點偏差。
[0021] 下面對前述技術方案的原理、效果等進行說明：
[0022] 確定影響通孔與外層焊盤、盲孔與外層焊盤的對位能力的偏位影響因素，根據確 立的多個偏位影響因素，建立相應的對位能力模型計算出 "" ... ? 相應的對位能力，對位能力的數值越小，說明對位能力越好，從而可以從對位能力T的數 值直接判斷對位能力，再根據實際情況通過優化參數、製作方法、設備能力等手段，降低1、 2……N個偏位影響因素中的一個或多個影響因素的數值，修正相應偏位能力T，確定優化後 的對位能力T最小值，使偏位能力滿足產品品質要求。
[0023]所述控制方法可根據不同工藝、定位孔製作方式確定電路板（包括封裝基板）外 層各項偏位影響因素，並確定相應的對位能力模型，根據該對位能力模型可以快速、準確的 估算出相應對位孔的對位能力。該控制方法能夠提前估計外層焊盤大小是否超出對位能 力，明確對位改善方向，並可從製造的設計端提前優化設計（例如增大盲孔或通孔焊盤補 償、更改通孔為盲孔疊孔等），避免電路板超對位能力製作而作廢。
[0024] 所述電路板外層偏位的控制方法可以應用於不同設備、不同定位方式上，應用範 圍廣。本控制方法通過對位能力模型計算出不同設備、不同定位方式下的偏位能力，對比確 定處最佳的對位製作流程，能夠有效的指導電路板的生產製作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發明優選實施例所述的電路板外層偏位的控制方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0026] 下面對本發明的實施例進行詳細說明：
[0027] 確定通孔或盲孔與外層焊盤的1、2……N個偏位影響因素；
[0028] 根據所述偏位影響因素確定其對位能力模型T，其中1、 2……N個偏位影響因素對應的影響數值分別為A、B……X ;
[0029] 根據對位能力模型T值判斷通孔或盲孔與外層焊盤的偏位能力是否滿足要求；
[0030] 若對位能力模型T不能滿足對位需求，調整1、2……N個對位影響因素中的一個或 多個影響因素的數值，修正相應對位能力模型T，直到滿足相應的對位要求。
[0031] 其中，X表示對位影響因素的未知的特定個數，不表示其具體的個數。
[0032] 以層數大於等於4層的電路板板為例，採用層積法工藝製作，以最初中間2層芯板 層積製作4、6、8、10、12層基板等。在製作所述電路板時，在採用在層壓後板邊 x-ray衝兩 套定位孔，CNC鑽通孔使用一套定位孔，盲孔與外層線路使用一套定位孔，即所述定位孔包 括盲孔與外層線路定位孔、CNC鑽通孔定位孔。
[0033]根據電路板（封裝基板）的製作工藝流程、定位孔方式、層數等信息確定影響盲孔 與外層線路製作定位孔、通孔定位孔的對位影響因素，及相應的對位精度大小。
[0034]影響盲孔與外層焊盤、通孔與外層焊盤偏位影響因素包括直接因素和間接因素， 所述直接因素是指各自的位置獨立移動直接影響對位能力，所述間接因素是指通過影響直 接因素位置移動或相對移動影響對位能力。所述盲孔與外層線路製作定位孔與外層焊盤的 對位影響因素、所述通孔定位孔與外層焊盤的對位影響因素均包括2種直接因素、0-10種 間接因素。
[0035]盲孔與外層焊盤的對位影響因素分析：其對位能力由盲孔和外層焊盤的相對位置 移動決定；外層焊盤位置受外層圖形位置偏差直接影響；盲孔位置受雷射鑽孔孔位偏差直 接影響；盲孔和外層焊盤製作都以同一定位孔（&孔）定位，其相對偏位不受 x-ray鑽靶標 孔精度影響；因此，影響外層"盲孔與焊盤"相對偏位的因素有A、B。
[0036]通孔與外層焊盤的對位影響因素分析：其對位能力由通孔和外層焊盤的相對位置 移動決定；外層焊盤位置受外層圖形位置偏差直接影響；通孔位置受CNC鑽孔孔位精度偏 差直接影響；盲孔焊盤製作以X2定位孔定位，通孔以\定位孔定位，不同定位孔間存在中心 點位置偏差，間接影響"外層通孔與焊盤"的相對偏位，因此存在 x-ray鑽靶標孔精度間接 因素 D ;疊板CNC鑽孔時，不同板間滑動導致通孔相對於"χ2定位孔"位置變化，從而傳遞到 通孔相對與焊盤有位置變化，所以存在間接因素 Ε ;不同板間漲縮不同，但不同板只用一個 鑽帶，導致不同板因有漲縮的外層焊盤相對於固定鑽帶的鑽"通孔，，有位置變化，存在間接 因素 F ;存在員工CNC鑽孔調原點不當，加大通孔位置偏差間接因素G。
[OO37]根據相應的對位影響因素確定電路板（封裝基板）外層對位能力模型如下：
[0038]外層盲孔、外層線路製作與焊盤的對位能力模型Tl為：T=S^A2 + B2 . f
[0039]外層通孔與焊盤的對位能力模型τ2為：% +C2 +D2 +E2 +?+Cr ;
[0040]其中，對於層數大於等於4層、多次壓合的電路板，偏位能力模型需考慮壓合次數 累積影響，如η次壓合偏位影響因素 B累積影響7； ^.^yjA1 + (n-\)*B2+......+X2 ·
[0041]上述對位能力模型考慮壓合次數累積影響、一維或二維偏位等影響。
[0042] 影響電路板（封裝基板）"外層與盲孔焊盤"的偏位影響因素包括：直接因素 A-外 層圖形位置偏差，直接因素 B-雷射盲孔孔位偏差；影響電路板（封裝基板）"通孔與外層 焊盤"的偏位影響因素包括：直接因素 A-外層圖形位置偏差，直接因素 C-CNC鑽通孔孔位 偏差，間接因素 D-X-Ray鑽靶孔位偏差，間接因素 E-CNC上銷釘和疊板鑽孔滑板偏差，間接 因素 F-不同板漲縮或鑽帶偏差，間接因素 G-CNC鑽孔人工調原點偏差。
[0043]對上述盲孔與外層焊盤的對位能力模型?\分析，由於直接因素 A-外層圖形位置 偏差，直接因素 Β-雷射盲孔孔位偏差都為設備的固有精度，因此其對位能力無法優化。 [0044] 對上述通孔與外層焊盤的對位能力模型Τ 2分析，其中直接因素 Α-外層圖形位 置偏差，直接因素 C-CNC鑽通孔孔位偏差為設備固有精度，無法再進行優化；間接因素 D-X-Ray鑽靶孔位偏差、間接因素 E-CNC上銷釘和疊板鑽孔滑板偏差、間接因素 F-不同板漲 縮或鑽帶偏差、間接因素 G-CNC鑽孔人工調原點偏差等偏位精度可通過減少偏位的目的進 行優化，並通過D、E、F、G偏位精度變化範圍，計算出T 2大致偏位範圍。
[0045] 例如D-X-Ray鑽靶孔位偏差和G-CNC鑽孔人工調原點偏差偏位精度的優化方式 為：在板邊設計鑽孔偏位測試模塊，CNC鑽通孔前，先鑽板邊4個孔，調整原點坐標，保證鑽 的4個孔中基本與X2雷射盲孔、LDI曝光定位孔中心重合，然後再繼續鑽板內通孔。
[0046]又例如E-CNC上銷釘和疊板鑽孔滑板偏差、F-不同板漲縮或鑽帶偏差偏位精度優 化操作方式為：對於板厚小於0. 15mm薄板，同批板層壓後x-ray測漲縮、按大小分類；按漲 縮接近的板自動上銷釘；減少CNC鑽孔疊板數量至1-3塊；x-ray衝定位孔靶標進行優化設 計，保證衝孔後周圍有儘可能多的大銅皮。
[0047] 假設：
[0048] 盲孔與外層焊盤的對位能力模型?\ :
[0049] Τι = ^* λ/α2 + Β2 = λ/2 * Vl52 +,!：#'= 30um
[0050] 通孔與外層焊盤的對位能力模型T2 : % +D2 +E? +G2
[0051] +3tf +15^+202+2〇2'+p -67um
[0052] 從以上對位能力模型計算出該4層板的外層"盲孔與外層焊盤"對位能力為 +/-30um ;外層"通孔與外層焊盤"對位能力為+/_67um ;
[0053]若優化部分製作條件，將E、F精度減小，則A對位能力可變為的· 5um (如下公式） [0054] % =·λ^*'^Ι52' +302 +152' +102+152+W=5^.5um ft
[0055]上述的各對位影響因素的"偏移精度值"為不同電路板廠家通過製程能力測試或 設備能力所確定的；不同電路板廠家的"偏移精度值"不影響上述對位能力模型的使用。 [0056]以上所述實施例僅表達了本發明的【具體實施方式】，其描述較為具體和詳細，但並 不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是,對於本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若千變形和改進，這些都屬於本發明的保 護範圍。
【權利要求】
1. 一種電路板外層偏位的控制方法，其特徵在於，該控制方法包括： 確定通孔與外層焊盤或盲孔與外層焊盤的1、2……N個偏位影響因素； 根據所述偏位影響因素確定其對位能力模型T，其中
1、 2……N個偏位影響因素對應的影響數值分別為A、B……X; 根據對位能力模型T值判斷通孔或盲孔與外層焊盤的偏位能力是否滿足要求； 若對位能力模型T不能滿足對位需求，調整1、2……N個對位影響因素中的一個或多個 影響因素的數值，修正相應對位能力模型T，直到滿足相應的對位要求。
2. 根據權利要求1所述的電路板外層偏位的控制方法，其特徵在於，電路板層數大於 等於4層時，對位能力模型
，其中n為電路板層數。
3. 根據權利要求1或2所述的電路板外層偏位的控制方法，其特徵在於，若對位能力 T不能滿足對位需求時，調整影響對位能力模型T值最大的偏位影響因素的值，修正對位能 力模型T，確定最小的T值。
4. 根據權利要求1所述的電路板外層偏位的控制方法，其特徵在於，在製作所述電路 板時，層壓後x-ray衝制兩種定位孔，所述定位孔包括盲孔與外層線路定位孔、CNC鑽通孔 定位孔。
5. 根據權利要求4所述的電路板外層偏位的控制方法，其特徵在於，所述盲孔與外層 焊盤的對位影響因素、所述通孔與外層焊盤的對位影響因素均包括2種直接因素、0-10種 間接因素，所述直接因素是指其各自的位置獨立移動直接影響對位能力，所述間接因素指 通過影響直接因素位置移動或相對移動影響對位能力。
6. 根據權利要求5所述的電路板外層偏位的控制方法，其特徵在於，所述盲孔與外層 焊盤的直接因素包括外層圖形位置偏差、盲孔孔位偏差。
7. 根據權利要求5所述的電路板外層偏位的控制方法，其特徵在於，所述通孔與外層 焊盤的直接因素包括外層圖形位置偏差、CNC鑽通孔孔位偏差。
8. 根據權利要求5或7所述的電路板外層偏位的控制方法，其特徵在於，所述通孔與外 層焊盤的間接因素包括X-Ray鑽靶孔位偏差、CNC上銷釘和疊板鑽孔滑板偏差、不同板漲縮 或鑽帶偏差、CNC鑽孔人工調原點偏差。
【文檔編號】H05K3/00GK104244590SQ201410431719
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2014年8月28日
【發明者】張志強, 謝添華, 李志東 申請人:廣州興森快捷電路科技有限公司, 深圳市興森快捷電路科技股份有限公司, 宜興矽谷電子科技有限公司