影響印製板電氣特性的製程因素管控方法
2023-10-26 15:12:37 1
專利名稱：影響印製板電氣特性的製程因素管控方法
技術領域：
本發明涉及印製板的設計領域，尤其是一種影響印製板電氣特性的製程因素管控方法。
背景技術：
品質是電子產品製造商保持其市場競爭力的關鍵因素，而電子產品的品質往往在其最初的設計階段就已經大致決定。印製板(Printedcircuit Board，印製電路板，又稱 PCB板)在電子產品中提供如下功能提供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機械支撐；實現集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接或電絕緣；提供所要求的電氣特性，如特性阻抗等；為自動焊錫提供阻焊圖形，為元件插裝、檢查、維修提供識別字符和圖形。因此，印製板的設計對電子產品的品質起著重要作用。對印製板的設計通常包括兩種物理特性(physical rules)和電氣特性 (electrical rules)的設計。所謂物理特性是指設計工程師指定基於物理尺寸的某些設計規則，如對線寬，線距，線長等方面的規則。而電氣特性是指有關電特性或者電性能方面的設計規則，如布線延時控制，傳輸線的差分阻抗、傳輸訊號時的電壓變化、訊號的振幅變化等。而對物理特性進行設計的本質是為了實現滿足要求的電氣特性的設計。因此，良好的電氣特性是印製板品質的保障。
發明內容
鑑於以上內容，有必要提出一種影響印製板電氣特性的製程因素管控方法，其通過實驗法確定影響電氣特性的主要製程因素及其變化範圍，以進行更精確穩健的印製板設計。所述的影響印製板電氣特性的製程因素管控方法包括獲取印製板的某電氣特性的N筆量測數據，所述N為大於或者等於1的正整數；對上述N筆量測數據進行統計分析， 得到該N筆量測數據的特徵值；獲取影響該電氣特性的η個製程因素，所述η為大於或者等於1的正整數；根據上述各製程因素的標準值，按照一個預設的變化範圍，計算每個製程因素的最大值與最小值，從而獲得每個製程因素的大、中、小三個參考值；利用田口方法構建對η個製程因素的第一實驗設計表；根據上述第一實驗設計表及對該第一實驗設計表中每組實驗進行模擬分析產生的電氣特性的值，計算出每個製程因素的每個參考值對應的電氣特性的平均值；根據每個製程因素的三個參考值對應的電氣特性平均值的變化範圍，對η 個製程因素進行排序；根據上述排序確定對電氣特性影響相對較大的m個製程因素，所述m 為大於或者等於1且小於或者等於η的自然數；根據該m個製程因素利用反應曲面法構建第二實驗設計表，將m個製程因素的三個參考值及其他(n-m)個製程因素的標準值帶入第二實驗設計表中，透過模擬分析計算出第二實驗設計表中每組實驗產生的電氣特性的值； 根據第二實驗設計表及利用該第二實驗設計表計算出來的電氣特性的值，擬合出一個以m 個製程因素為變量的電氣特性的計算公式；及將上述得到的特徵值代入上述電氣特性的計算公式中，利用數學函數最優化方法計算出該m個製程因素的變化範圍。相較於現有技術，本發明所提供的影響印製板電氣特性的製程因素管控方法通過田口方法、反應曲面法等實驗法確定影響電氣特性的主要製程因素及其變化範圍，以進行更精確穩健的印製板設計，其實驗的次數少且效率高。
圖1是本發明影響印製板電氣特性的製程因素管控方法較佳實施例的實施流程圖。圖2是一個實例演示了某電氣特性的N筆量測數據及其特徵值。圖3是一個實例演示了某電氣特性的m個製程因素及每個製程因素的參考值。圖4是一個實例演示了利用田口方法構建的第一實驗設計表。圖5用一個曲線圖演示了不同製程因素對某電氣特性的變化影響。圖6是一個實例演示了根據對某電氣特性的變化影響對製程因素的排序。圖7是一個實例演示了利用反應曲面法構建的第二實驗設計表。
具體實施例方式參閱圖1所示，是本發明影響印製板電氣特性的製程因素管控方法較佳實施例的實施流程圖。本發明所述影響印製板電氣特性的製程因素管控方法是全部或部分以電腦程式處理流程為基礎，通過計算機執行按上述流程編制的電腦程式，對計算機外部數據進行控制或者處理的解決方案。如上所述，印製板的電氣特性包括布線延時控制、傳輸線的差分阻抗、訊號傳輸時的電壓變化、訊號的振幅變化等有關電特性或者電性能方面的設計規則。以下，本實施例以傳輸線的差分阻抗為例，配合圖1-圖7，介紹本發明影響印製板電氣特性的製程因素管控方法的解決方案。步驟S10，參閱圖2所示，獲取對N個印製板的差分阻抗的量測數據。所述N為大於或者等於1的正整數。圖2演示的實例中，N為100。步驟S11，對上述N筆量測數據進行統計分析，得到該N筆量測數據的特徵值。所述特徵值可以包括N筆量測數據中的最大值、最小值、平均值、標準差、及/或變異範圍等。 參閱圖2所示，差分阻抗的100筆量測數據中的最大值為104. 275，最小值為93. 198，平均值為98. 5211，標準差為2. 35688，及變異範圍為11. 077。步驟S12，參閱圖3所示，獲取影響差分阻抗的η個製程因素。所述η為大於或者等於1的正整數。在圖3所示的實例中，影響差分阻抗的製程因素包括訊號線寬(W)、訊號線距(S)、訊號銅箔厚度(t)、蝕刻內縮(SR)、介電係數(Er)、上層介質厚度(D2)、及下層介質厚度(Dl)。步驟S13，根據上述各製程因素的標準值，按照一個預設的變化範圍，計算每個製程因素的最大值與最小值，從而獲得每個製程因素的大、中、小三個參考值。所述標準值是使得電氣特性，如差分阻抗達到目標值時每個製程因素的值。例如，當差分阻抗達到目標值 100 Ω時，如圖3所示，訊號線寬(W)的標準值為4、訊號線距⑶的標準值為10、訊號銅箔厚度⑴的標準值為1. 3、蝕刻內縮(SR)的標準值為0. 5、介電係數(Er)的標準值為4. 3、上層介質厚度(擬)的標準值為8、及下層介質厚度(Dl)的標準值為5. 1。所述變化範圍是指由於某種原因，各製程因素的值不能完全達到其標準值，而是與其標準值有一定差距。本發明預設該變化範圍為最多上下浮動10個百分點。從而得到每個製程因素的最大值、最小值及中值(即標準值)三個參考值。步驟S14，參閱圖4所示，利用田口方法構建對η個製程因素的第一實驗設計表。 所述田口方法根據每個製程因素的參考值的個數構建出多組實驗。本實施例中，每個製程因素包括大、中、小三個參考值，則利用田口方法可以構建出27組實驗。其中，在這構建的 27組實驗中，每個製程因素的三個參考值都會出現在9組實驗中。例如，參照圖4所示的 01 27組實驗，可以看到01 09這9組實驗需要用到訊號線寬(W)的最大值，10 18 這9組實驗需要用訊號線寬(W)的中間值，及19 27這9組實驗需要用訊號線寬(W)的最小值。此外，在步驟S 14中，還要將圖3所示的每個製程因素的大、中、小三個參考值代入圖4所示的第一實驗設計表中，透過模擬分析計算出該第一實驗設計表中每組實驗產生的差分阻抗的值。步驟S15，根據上述第一實驗設計表及對該第一實驗設計表中每組實驗進行模擬分析產生的差分阻抗的值，計算出每個製程因素的每個參考值對應的差分阻抗的平均值。 例如，參照圖4所示，計算01 09組實驗得到的差分阻抗的值的平均值，作為訊號線寬(W) 最大值對應的差分阻抗平均值，計算10 18組實驗得到的差分阻抗的值的平均值，作為訊號線寬(W)中間值對應的差分阻抗平均值，及計算19 27組實驗得到的差分阻抗的值的平均值，作為訊號線寬(W)最小值對應的差分阻抗平均值。又如，計算01 03、10 12及 19 21組實驗得到的差分阻抗的值的平均值，作為訊號線距(S)最大值對應的差分阻抗平均值，計算04 06、13 15及22 M組實驗得到的差分阻抗的值的平均值，作為訊號線距(S)中間值對應的差分阻抗平均值，計算07 09、16 18及25 27組實驗得到的差分阻抗的值的平均值，作為訊號線距(S)最小值對應的差分阻抗平均值。步驟S16，根據每個製程因素的三個參考值對應的差分阻抗平均值的變化範圍，對 η個製程因素進行排序。如圖5所示，用一個曲線圖演示了每個製程因素的每個參考值對應的差分阻抗平均值。如圖6所示，演示了根據對上述差分阻抗平均值的變化範圍對η個製程因素的排序。由圖5、6可以了解，例如，訊號線寬(W)的最大值(4.4)對應的差分阻抗平均值為94. 43，訊號線寬(W)的最中間值(4)對應的差分阻抗平均值為98.沈，及訊號線寬(W) 的最小值(3. 6)對應的差分阻抗平均值為102. 4。因此，訊號線寬(W)的三個參考值對應的差分阻抗平均值的變化範圍(即差量)為7. 96。又如，訊號線距(S)的最大值(11)對應的差分阻抗平均值為99. 44，訊號線距(S)的中間值(10)對應的差分阻抗平均值為98. 4，及訊號線距⑶的最小值(9)對應的差分阻抗平均值為97. 25。因此，訊號線寬(W)的三個參考值對應的差分阻抗平均值的變化範圍(即差量)為7. 96。根據上述變化範圍可以將η個製程因素進行排序訊號線寬(W)位於第二、訊號線距(S)位於第六、訊號銅箔厚度(t)位於第五、蝕刻內縮(SR)位於第七、介電係數(Er)位於第一、上層介質厚度(D2)位於第四、 及下層介質厚度(Dl)位於第三。根據該排列可以看出該η個製程因素的變化對差分阻抗的影響程度。其中，介電係數(Er)的變化對差分阻抗的影響最大，其次為訊號線寬(W)，第三為下層介質厚度(Dl)。步驟S17，根據上述排序確定對差分阻抗影響相對較大的m個製程因素。所述m為大於或者等於1且小於或者等於η的自然數。本實施例中，所述m為3。因此，該m個製程因素分別為介電係數(Er)，訊號線寬(W)，下層介質厚度(Dl)。步驟S18，參閱圖7所示，根據該m個製程因素利用反應曲面法構建第二實驗設計表，將m個製程因素的三個參考值及其他(n-m)個製程因素的標準值(即中間值)帶入第二實驗設計表中，透過模擬分析計算出第二實驗設計表中每組實驗產生的差分阻抗的值。參見圖7 (A)，本實施例中，以介電係數(Er)，訊號線寬(W)，下層介質厚度(Dl)為三個軸向，構建一個正方體，根據正方體十二條邊的中點及正方體的中心點的取值，構建如圖7(B)所示的第二實驗設計表。步驟S19，根據第二實驗設計表及利用該第二實驗設計表計算出來的差分阻抗的值，擬合出一個以m個製程因素為變量的差分阻抗的計算公式。根據圖3所示各製程因素的參考值及圖7所示的第二實驗設計表擬合出來的差分阻抗的計算公式如下阻抗公式 Zdiff = 267. 685-14. 684*W_17. 2189*Er_26. 0471*Dl+0. 323947*W2+0. 452506*Er2+l. 01153扣12+0. 958375*WEr+0. 606312*WDl+0. 776867^ErDl。步驟S20，將步驟S 11中得到的特徵值代入上述差分阻抗的計算公式中，利用數學函數最優化方法計算出該m個製程因素的變化範圍。應該可以了解，根據對差分阻抗影響相對較大的m個製程因素的變化範圍，電子產品製造商可以更好的控制該m個製程因素，以使製造出來的印製板的差分阻抗更穩定、 符合設計要求。
權利要求
1.一種影響印製板電氣特性的製程因素管控方法，其特徵在於，該方法包括 獲取上述電氣特性的N筆量測數據，並得到該N筆量測數據的特徵值，所述N為大於或者等於1的正整數；獲取影響該電氣特性的η個製程因素，所述η為大於或者等於1的正整數； 根據上述各製程因素的標準值，按照一個預設的變化範圍，計算每個製程因素的最大值與最小值，從而獲得每個製程因素的大、中、小三個參考值；構建對η個製程因素的第一實驗設計表，根據第一實驗設計表及對該第一實驗計劃表中每組實驗進行模擬分析產生的電氣特性的值，計算出每個製程因素的每個參考值對應的電氣特性的平均值；根據每個製程因素的三個參考值對應的電氣特性平均值的變化範圍，對η個製程因素進行排序；根據上述排序確定對電氣特性影響相對較大的m個製程因素，所述m為大於或者等於 1且小於或者等於η的自然數；根據該m個製程因素構建第二實驗設計表，透過模擬分析計算出第二實驗設計表中每組實驗產生的電氣特性的值；根據第二實驗計劃表及利用該第二實驗計劃表計算出來的電氣特性的值，擬合出一個以m個製程因素為變量的電氣特性的計算公式；及將上述得到的特徵值代入上述電氣特性的計算公式中，利用數學函數最優化方法計算出該m個製程因素的變化範圍。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，其中所述第一實驗設計表是通過田口方法構建。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，其中所述第二實驗設計表是利用反應曲面法構建。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述電氣特性為差分阻抗。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述的製程因素包括訊號線寬、訊號線距、 訊號銅箔厚度、蝕刻內縮、介電係數、上層介質厚度及下層介質厚度。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述特徵值包括最大值、最小值、平均值、標準差及變異範圍。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述預設的變化範圍為標準值上下浮動10 個百分點。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述m為3。
全文摘要
本發明提供一種影響印製板電氣特性的製程因素管控方法。該方法量測一批印製板的某電氣特性的值，並找出其中的最大值與最小值。利用田口方法對影響該電氣特性的各個製程因素進行模擬實驗，以找到對該電氣特性影響相對較大的製程因素。利用反應曲面法擬合出該電氣特性計算公式，並根據上述最大值與最小值計算出對該電氣特性影響相對較大的製程因素的變化範圍。本發明通過實驗法確定影響電氣特性的主要製程因素及其變化範圍，以進行更精確穩健的印製板設計，其實驗的次數少且效率高。
文檔編號H05K3/00GK102404938SQ20101027973
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月13日 優先權日2010年9月13日
發明者李政憲, 蘇曉芸, 賴盈佐 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司