CN102036511A - 一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法，包括以下步骤：A.将影响芯板材料变形的因素进行分类；B.根据分类在内层底片上设计测试图形；C.测量内层底片的测试图形距离；D.将内层底片的测试图形转移到内层芯板上；E.进行多层电路板的黑化或棕化处理；F.进行多层电路板层压，测量层压后内层芯板上的测试图形距离；G.计算多层电路板内层芯板的涨缩距离；H.根据A步骤的分类建立补偿数据库，优化多层电路板内层芯板的设计尺寸。通过应用本发明实施方式所描述技术方案，能够解决多层电路板在层压制造过程中出现层偏和尺寸涨缩超差的问题，提高成品尺寸精度和芯板层与层之间的对准度，提高产品可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种多层PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）板尺寸变化分类补偿方法，尤其是涉及一种应用于多层印制电路板在层压制造过程中出现层偏和尺寸涨缩超差导致芯板尺寸出现非线性变化的芯板尺寸非线性变化分类补偿方法。
背景技术
多层印制电路板制造工艺流程一般包括：开料→内层制作→黑/棕化→层压→后续工序。在多层印刷电路板的制造过程中，一般会经过层压工序高温高压条件将多张芯板、半固化片和铜箔压合的工序。而在经过多层电路板的压合后，芯板一般都会出现尺寸收缩。尺寸收缩程度主要与板材厂商、芯板厚度、经纬向、规格、残铜面积、成品层数、铜厚、压后厚度、压板程序、半固化片数量有关，各种参数条件对涨缩程度影响不一致。而芯板得涨缩影响到成品尺寸和芯板与芯板之间的对准精度，从而影响多层电路板产品的生产质量。
现有技术中有一种测量层压后芯板涨缩系数的方法，即美国公司的Perfectest测试方法。而该方法主要是通过使用专门的测试设备，测试钻孔和不同距离的导线之间的电压，来模拟计算一个被测点的二维坐标X和Y相对于孔的涨缩偏移距离。
而现有技术中对于芯板涨缩系数德通用做法一般是，在内层图形制作时给预偿系数，保证层压后尺寸在客户要求范围内。预偿系数来源一般有：（1）由板材供应商给出；（2）通过对成品尺寸测量，统一补偿满足成品尺寸精度。
因此，现有技术的主要困难有：
（1）预偿系数不精确，对准度要求高的板容易产生质量问题；
（2）板料混压（使用不同材料芯板压合）时，各层之间涨缩程度不同产生质量问题。
发明内容
本发明提供一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法，该分类补偿方法能够通过测量数据计算优化内层芯板补偿系数，提高多层板的对准度，解决多层印制电路板在层压制造过程中出现层偏和尺寸涨缩超差的问题。
本发明提供一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法的具体实施方式，一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法，包括以下步骤：
A.将影响芯板材料变形的因素进行分类；
B.根据分类在内层底片上设计测试图形；
C.测量内层底片的测试图形距离；
D.将内层底片的测试图形转移到内层芯板上；
E.进行多层电路板的黑化或棕化处理；
F.进行多层电路板层压，测量层压后内层芯板上的测试图形距离；
G.计算多层电路板内层芯板的涨缩距离；
H.根据A步骤的分类建立补偿数据库，优化多层电路板内层芯板的设计尺寸。
作为本发明多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法进一步的实施方式，影响芯板材料变形的因素包括影响因素和各因素水平，影响因素包括芯板板厚、板材厂商、芯板规格、芯板设计、成品层数、半固化片数量、芯板铜厚、经纬向、压后板厚和压板程序。
作为本发明多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法进一步的实施方式，内层底片的测试图形为四组靶标，四组靶标分别位于内层底片四角，每组靶标包括一定数目的靶点，每块芯板底片的每组靶标只需要一个靶点，根据步骤A的分类中不同的影响因素或同一影响因素的不同因素水平来确定需要设计靶点的芯板。
作为本发明多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法进一步的实施方式，所述将内层底片的测试图形转移到内层芯板上的步骤为将内层底片上每层芯板设计的靶点，通过曝光显影蚀刻去膜的方式将测试图形的靶点转移到每层的内层芯板上。
作为本发明多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法进一步的实施方式，不同的内层底片靶点逐个等距离排列设置成一条直线。
作为本发明多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法进一步的实施方式，内层底片的测试图形的每组靶标的靶点通过曝光显影蚀刻去膜的方式转移到每层的内层芯板上，形成铜点和基材的测试图形。基材为每层芯板两个铜点之间介质材料部分。
作为本发明多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法进一步的实施方式，使用CCD二次元测量机或精密影像式测量仪测量每张内层底片的测试图形靶点的距离。同时，使用X-RAY二次元测量机或PCB多层板内层线路对准度量测机测量层压后内层芯板上的测试图形靶点的距离。
作为本发明多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法进一步的实施方式，G步骤计算多层电路板内层芯板的涨缩距离进一步按照如下公式进行计算：涨缩距离=层压后图形测量距离-内层底片图形测量距离。
作为本发明多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法进一步的实施方式，H步骤中优化多层电路板内层芯板的设计尺寸进一步按照以下公式计算：应设计的菲林尺寸=客户要求尺寸×（1+涨缩系数），其中，涨缩系数=涨缩距离÷客户要求尺寸×1000‰。
通过应用本发明实施方式所描述的一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法，能够解决多层印制电路板在层压制造过程中出现层偏和尺寸涨缩超差的问题，提高成品尺寸精度和芯板层与层之间的对准度，从而提高产品可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施方式的多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法中测试图形的靶标以及靶点示意图；
图2为本发明一种实施方式的多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法中测试图形转移到内部芯板的结构示意图；
图3为本发明一种实施方式的多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法中底片尺寸测量和层压后进行每层尺寸测量的示意图；
其中，1-测试图形，2-靶标，3-靶点，4-芯板，5-铜点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
作为本发明一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法的具体实施方式，如图2所示，以一块8层的印刷电路板制造为例。8层的印刷电路板包括内层和外层。其中，外层是指第1层和第8层的外层元件面和焊接面。内层包括3块芯板4，其中，L2/3层芯板的双面线路层，L4/5层芯板的埋容料层，L6/7层芯板的双面大铜面层。在这里我们主要计算的是内层的涨缩。如图1所示为测试图形的靶标以及靶点示意图。其中，一组靶标2包括3个靶点3。如图3所示，测试图形1包括四组靶标2，四组靶标2分别位于测试图形1的四角，用于测试测试图形的经向距离L2和纬向距离L1。每组靶标包括3个靶点3。
多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法的具体过程包括：将影响芯板材料变形的因素进行分类，根据分类在内层底片上设计测试图形；使用CCD二次元测量机或精密影像式测量仪测量内层底片的测试图形距离；将内层底片的测试图形转移到内层芯板上；进行多层电路板的黑化或棕化处理；进行多层电路板层压，使用X-RAY二次元测量机或PCB多层板内层线路对准度量测机测量层压后内层芯板上的测试图形距离；计算多层电路板内层芯板的涨缩距离；根据对影响芯板材料变形因素进行的分类建立补偿数据库，优化多层电路板内层芯板的设计尺寸。
首先，要将影响芯板材料变形的因素进行分类，根据各个芯板的影响因素及不同的因素水平，将芯板归纳为不同的类别，一种常用的分类表如下表1所示：
表1
第二步包括：根据第一步对影响芯板变形因素及水平进行分类的结果，在每个芯板的底片（Artwork）上设计不同叠的测试图形并测试其距离，测试图形设计参考上表1所示因素水平分类来确定需要设计的靶标靶点数量，如本实施例的测试图形靶标靶点数量为3个。因为根据表中的分类方法三个芯板都属于表中不同的因素或同一因素的不同水平。如图2所示的是八层埋容板，其中，2/3层为线路面/线路面，4/5层为埋容料层，6/7层为大铜面/大铜面，层压后的图形如图2所示。如图2所示的本实施例中，4层和5层位埋容料层，主要在规格上不相同；其他两层为TG180℃板料，一个是芯板设计的2层和3层大铜面/大铜面层，6层和7层是线路面/线路面层。通过内层图形转移过程和层压过程后，在层压后再测试图形的相应距离，这时的测试图形对应于每层内层芯板上的铜点5。该铜点的形成是经过对内层芯板每层的测试图形进行曝光、显影、蚀刻和去膜的步骤。测试图形一般都是设计在多层电路板的工艺边框上，在成品前进行测试，在成品后全部切割掉，因此不会影响到电路板的设计。同时，这种将内层底片的测试图形的每组靶标的靶点通过曝光显影蚀刻去膜以铜点的方式转移到每层的内层芯板上，再通过光学测量方式测量层压前内层底片的测试图形距离和层压后内层芯板上的测试图形距离得出多层电路板压合后的涨缩距离的方式无需对多层电路板进行钻孔。
第三步包括：进行图形距离测量，测量过程如图3所示。其中，在层压前内层底片的测试图形距离测量设备包括CCD二次元测量机或精密影像式测量仪；层压后内层芯板上的测试图形距离，即铜点之间的距离测量设备包括X-RAY二次元测量机或PCB多层板内层线路对准度量测机。L1和L2分别为经向和纬向两个方向的测量距离。
第四步包括：进行涨缩距离的计算。其中：
涨缩距离=压板后图形测量距离-内层图形测量距离；
第五步包括：优化内层芯板的设计尺寸。
针对各层分类的不同涨缩距离，分别给出补偿值，使层压后层与层之间的尺寸保持一致。
优化后应设计尺寸=原设计距离+涨缩距离
第六步包括：涨缩系数的计算与推广。
针对每一个分类计算出一个涨缩系数：
涨缩系数=涨缩距离÷客户要求尺寸×1000‰
将此系数按前面的分类方法建立起分类补偿数据库，应用于生产过程优化层间尺寸。在建立了分类补偿库之后，今后在遇到相同的参数条件时，就可以调取相应的分类补偿数据，优化生产过程中内层芯板尺寸的设计计算。
生产过程应设计的内层芯板尺寸计算公式为：
应设计的内层芯板尺寸=客户要求尺寸×（1+涨缩系数）
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.将影响芯板材料变形的因素进行分类；
B.根据分类在内层底片上设计测试图形；
C.测量内层底片的测试图形距离；
D.将内层底片的测试图形转移到内层芯板上；
E.进行多层电路板的黑化或棕化处理；
F.进行多层电路板层压，测量层压后内层芯板上的测试图形距离；
G.计算多层电路板内层芯板的涨缩距离；
H.根据A步骤的分类建立补偿数据库，优化多层电路板内层芯板的设计尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法，其特征在于：所述影响芯板材料变形的因素包括影响因素和各因素水平，影响因素包括芯板板厚、板材厂商、芯板规格、芯板设计、成品层数、半固化片数量、芯板铜厚、经纬向、压后板厚和压板程序。
3.根据权利要求1或2所述的一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法，其特征在于：所述内层底片的测试图形为四组靶标，四组靶标分别位于内层底片四角，每组靶标包括一定数目的靶点，每块芯板底片的每组靶标只需要一个靶点，根据步骤A的分类中不同的影响因素或同一影响因素的不同因素水平来确定需要设计靶点的芯板。
4.根据权利要求3所述的一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法，其特征在于：所述将内层底片的测试图形转移到内层芯板上的步骤为将内层底片上每层芯板设计的靶点，通过曝光显影蚀刻去膜的方式将测试图形的靶点转移到每层的内层芯板上。
5.根据权利要求4所述的一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法，其特征在于：不同的内层底片靶点逐个等距离排列设置成一条直线。
6.根据权利要求4所述的一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法，其特征在于：所述内层底片的测试图形的每组靶标的靶点通过曝光显影蚀刻去膜方式转移到每层的内层芯板上，形成铜点和基材的测试图形。
7.根据权利要求1、2，4-6中任一权利要求所述的一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法，其特征在于：使用CCD二次元测量机或精密影像式测量仪测量每张内层底片的测试图形靶点距离。
8.根据权利要求7中任一权利要求所述的一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法，其特征在于：使用X-RAY二次元测量机或PCB多层板内层线路对准度量测机测量层压后内层芯板上测试图形的靶点距离。
9.根据权利要求8所述的一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法，其特征在于：所述G步骤计算多层电路板内层芯板的涨缩距离按照如下公式进行计算：涨缩距离=层压后图形测量距离-内层底片图形测量距离。
10.根据权利要求9所述的一种多层电路板制造芯板尺寸非线性变化分类补偿方法，其特征在于：所述H步骤中优化多层电路板内层芯板的设计尺寸按照以下公式计算：应设计的菲林尺寸=客户要求尺寸×（1+涨缩系数），其中，涨缩系数=涨缩距离÷客户要求尺寸×1000‰。
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