CN102573309A - 采用动态蚀刻补偿法提高减成法pcb图形精度的方法 - Google Patents

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杜红兵
陶伟
曾志军
纪成光
任尧儒
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Abstract

本发明涉及一种采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法，包括如下步骤：步骤1：研究底铜厚度差异对蚀刻线宽线距的影响，得出PCB底铜在不同厚度范围内所对应的线宽差值能力范围；研究不同区域、线路方向及线路图形对蚀刻补偿参数的影响，得出密集线、孤立线、SMT焊盘及BGA焊盘的蚀刻补偿参数范围；步骤2：根据PCB原稿图中的底铜厚度，按步骤1确定平均蚀刻补偿值对全部线路图形的菲林进行首次平均补偿；步骤3：采用动态蚀刻补偿软件分别对密集线、孤立线、SMT焊盘及BGA焊盘的菲林进行额外补偿。本发明的方法，可以消除底铜厚度、蚀刻均匀性等对密集线、孤立线、SMT焊盘、及BGA焊盘等区域线宽的影响。

Description

采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法
技术领域
本发明涉及线路板制作领域，尤其涉及一种采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法。
背景技术
随着电子技术的高速发展，对于高精度、高密度、高频PCB，客户要求PCB成品底铜厚、图形精度高，线宽小，并且对外层阻抗控制和线宽公差要求越来越严，因此要求设备有稳定、均匀的线宽输出。采用DES(显影(Developing)/蚀刻(Etching)/退膜(Stripping))生产线制作外层线路时，底铜厚度越大则线宽精度越难控制，所以常规蚀刻补偿方法难以满足高速发展的PCB密集线、孤立线线宽精度要求，出现不同区域、不同类型的线路、不同类型图形的成品图形尺寸差异较大，精度能力比较低，不能满足终端需求。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法。
为实现上述目的，本发明提供一种采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法，包括如下步骤：
步骤1：研究底铜厚度差异对蚀刻线宽线距的影响，得出PCB底铜在不同厚度范围内所对应的线宽差值能力范围；研究不同区域、不同线路方向、及不同线路图形对蚀刻补偿参数的影响，得出密集线、孤立线、SMT焊盘及BGA焊盘的蚀刻补偿参数范围；
步骤2：根据PCB原稿图中待蚀刻线路层的底铜厚度，按照步骤1所得出的PCB底铜在不同厚度范围内所对应的线宽差值能力范围，确定对所述待蚀刻线路层的线路图形的平均蚀刻补偿值，采用动态蚀刻补偿软件按所述平均蚀刻补偿值对全部线路图形的菲林进行首次平均补偿；
步骤3：针对密集线、孤立线、SMT焊盘及BGA焊盘，按照步骤1所得出的蚀刻补偿参数范围，采用动态蚀刻补偿软件分别对密集线、孤立线、SMT焊盘及BGA焊盘的菲林按照各自对应的蚀刻补偿参数范围进行额外补偿。
所述步骤3中，进行额外补偿时，按蚀刻补偿量排序为：密集线＜SMT焊盘＜孤立线＜BGA焊盘。
所述步骤3中，进行额外补偿时，对于密集线，仅在两侧的两条密集线的外侧进行补偿，补偿量为0.2mil；SMT焊盘的补偿量单边为0.25mil；孤立线的补偿量单边为0.4mil；BGA焊盘的补偿量单边为0.75mil。
所述步骤3中，进行额外补偿时，当孤立线的一侧与多个BGA焊盘相邻时，孤立线靠近BGA焊盘的一侧仅在对应相邻BGA之间的位置进行额外补偿0.4mil，孤立线靠近BGA焊盘的一侧与BGA焊盘相正对的位置则不进行补偿，而对于孤立线远离BGA焊盘的一侧，先整体补偿0.4mil，然后该侧在与BGA焊盘相正对的位置再补偿0.4mil，而该侧对应相邻BGA之间的位置则不进行补偿，BGA焊盘的补偿量单边为0.75mil。
所述步骤3中，还包括对差分线进行额外补偿，补偿时仅在差分线的两外侧进行补偿，补偿量为0.2mil。
进行额外补偿时，还包括对NPTH附近3mm内的线路由近至远分等级进行额外补偿，分等级的额外补偿量由近至远依次减小。
对距NPTH的距离为0-1mm的线路额外补偿0.8mil，对距NPTH的距离为大于1mm且小于等于2mm的线路额外补偿0.5mil，及对距NPTH的距离为大于2mm且小于等于3mm的线路额外补偿0.3mil。
本发明的有益效果：本发明采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法，通过先采用动态蚀刻补偿软件按平均蚀刻补偿值对PCB的全部线路图形的菲林进行首次平均补偿，然后再采用动态蚀刻补偿软件分别对密集线、孤立线、SMT焊盘及BGA焊盘的菲林按照各自对应的蚀刻补偿参数范围进行额外补偿，可以消除底铜厚度、蚀刻均匀性等对密集线、孤立线、SMT焊盘、及BGA焊盘等区域线宽的影响，在补偿规则既定前提下，菲林制作效率可以得到极大的提升，通过制定合理的补偿规则，菲林可以一次性制作好，同时可以减少人工补偿常遗漏的问题、避免多次修改菲林，工作效率有效提高，通过对菲林进行优化，可以解决传统工艺上电镀、蚀刻的线宽/间距矛盾问题，大大提高了酸性蚀刻制作外层减成法PCB板线宽能力。
为更进一步阐述本发明为实现预定目的所采取的技术手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，应当可由此得到深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，
图1为本发明采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法的流程示意图；
图2至图7为本发明采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法对菲林进行首次平均补偿后，各线路图形的菲林在进行额外补偿前后的对比图。
具体实施方式
本发明采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法，包括如下步骤：
步骤1：研究底铜厚度差异对蚀刻线宽线距的影响，得出PCB底铜在不同厚度范围内所对应的线宽差值能力范围；研究不同区域、不同线路方向、及不同线路图形对蚀刻补偿参数的影响，得出密集线、孤立线、SMT焊盘及BGA焊盘的蚀刻补偿参数范围。
发明人通过设计大量实验来研究不同底铜厚度的线路蚀刻量数据，根据统计数据得出，底铜越厚线宽差距越大，基本成正相关，在底铜厚度每相差10μm情况下，各个线宽差异如下：
A、底铜厚度在25-35μm间，线宽差异在0.50mil；
B、底铜厚度在35-45μm间，线宽差异在0.55mil；
C、底铜厚度在45-55μm间，线宽差异在0.65mil；
D、底铜厚度在55-65μm间，线宽差异在0.75mil。
由上述线宽差异可得知，铜厚每相差10pm，则线宽相差0.4-0.8mil，因此，对于不同底铜厚度的待蚀刻线路层的线路图形，可依据上述线宽差异规律来确定与之相对应的平均蚀刻补偿值。
同时，发明人以底铜厚度为2OZ，线宽/间距为5.0mil/4.0mil的芯板为研究对象，通过对采用标准补偿方式的线路蚀刻量数据(参见表1)进行分析，找出不同区域、不同线路方向、及不同线路图形对蚀刻补偿参数的影响。
表15.0mil/4.0mil(线宽/间距)采用标准补偿方式的线路蚀刻量数据
Figure BDA0000130772500000041
数据分析：
(1)上下表面蚀刻量之差异
各类线上下表面蚀刻量之比分别为：密集线上∶下＝1.74∶1.73≈1∶1；差分线上∶下＝2.34∶2.31≈1∶1；孤立线上∶下＝2.84∶2.86≈1∶1。
可见，上下面蚀刻量基本上一致，这样为两面蚀刻均匀性提供有利的条件。
(2)不同线路蚀刻量之差异
从上下表面不同线路蚀刻量的比较之中也能体现一定的规律性，上下表面不同线的蚀刻量为密集线∶差分线∶孤立线≈1∶1.3∶1.6。
发明人还对各种线路图形的蚀刻量规律进行了研究，得出蚀刻量排序为：密集线＜SMT焊盘＜孤立线＜BGA焊盘，并且对于密集线，间隔不同蚀刻量也不相同，间距越小蚀刻量越小。
步骤2：根据PCB原稿图中待蚀刻线路层的底铜厚度，按照步骤1所得出的PCB底铜在不同厚度范围内所对应的线宽差值能力范围，确定对所述待蚀刻线路层的线路图形的平均蚀刻补偿值，采用动态蚀刻补偿软件按所述平均蚀刻补偿值对全部线路图形的菲林进行首次平均补偿。
其中，所述动态蚀刻补偿软件采用奥宝公司的Genesis 2000DynamicEtch Compensation V9.0b。
步骤3：针对密集线、孤立线、SMT焊盘及BGA焊盘，按照步骤1所得出的蚀刻补偿参数范围，采用动态蚀刻补偿软件分别对密集线、孤立线、SMT焊盘及BGA焊盘的菲林按照各自对应的蚀刻补偿参数范围进行额外补偿。
所述步骤3中，进行额外补偿时，按蚀刻补偿量排序为：密集线＜SMT焊盘＜孤立线＜BGA焊盘。
所述步骤3中，进行额外补偿时，对于密集线，仅在两侧的两条密集线的外侧进行补偿，补偿量为0.2mil(图2所示)；SMT焊盘的补偿量单边(即半径方向)为0.25mil，整体为0.5mil(图3所示)；孤立线的补偿量单边(即一侧)为0.4mil，整体为0.8mil(图4所示)；BGA焊盘的补偿量单边(即半径方向)为0.75mil，整体为1.5mil(图5所示)。特别地，当孤立线的一侧与多个BGA焊盘相邻时，孤立线靠近BGA焊盘的一侧仅在对应相邻BGA之间的位置进行额外补偿0.4mil，孤立线靠近BGA焊盘的一侧与BGA焊盘相正对的位置则不进行补偿，而对于孤立线远离BGA焊盘的一侧，先整体补偿0.4mil，然后该侧在与BGA焊盘相正对的位置再补偿0.4mil，而该侧对应相邻BGA之间的位置则不进行补偿，BGA焊盘的补偿量单边(即半径方向)为0.75mil，整体为1.5mil(图6所示)。另外，对于差分线(即双线)，仅在两外侧进行补偿，补偿量为0.2mil(图7所示)。
所述步骤3中，还包括对非沉铜孔(Non Plating Through Hole，NPTH)附近3mm内的线路由近至远分等级进行额外补偿，分等级的额外补偿量由近至远依次减小。具体地，对距NPTH的距离为0-1mm的线路额外补偿0.8mil，对距NPTH的距离为大于1mm且小于等于2mm的线路额外补偿0.5mil，及对距NPTH的距离为大于2mm且小于等于3mm的线路额外补偿0.3mil。
上述采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法，通过先采用动态蚀刻补偿软件按平均蚀刻补偿值对PCB的全部线路图形的菲林进行首次平均补偿，然后再采用动态蚀刻补偿软件分别对密集线、孤立线、SMT焊盘及BGA焊盘的菲林按照各自对应的蚀刻补偿参数范围进行额外补偿，可以消除底铜厚度、蚀刻均匀性等对密集线、孤立线、SMT焊盘、及BGA焊盘等区域线宽的影响，在补偿规则既定前提下，菲林制作效率可以得到极大的提升，通过制定合理的补偿规则，菲林可以一次性制作好，同时可以减少人工补偿常遗漏的问题、避免多次修改菲林，工作效率有效提高，通过对菲林进行优化，可以解决传统工艺上电镀、蚀刻的线宽/间距矛盾问题，大大提高了酸性蚀刻制作外层减成法PCB板线宽能力。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：研究底铜厚度差异对蚀刻线宽线距的影响，得出PCB底铜在不同厚度范围内所对应的线宽差值能力范围；研究不同区域、不同线路方向、及不同线路图形对蚀刻补偿参数的影响，得出密集线、孤立线、SMT焊盘及BGA焊盘的蚀刻补偿参数范围；
步骤2：根据PCB原稿图中待蚀刻线路层的底铜厚度，按照步骤1所得出的PCB底铜在不同厚度范围内所对应的线宽差值能力范围，确定对所述待蚀刻线路层的线路图形的平均蚀刻补偿值，采用动态蚀刻补偿软件按所述平均蚀刻补偿值对全部线路图形的菲林进行首次平均补偿；
步骤3：针对密集线、孤立线、SMT焊盘及BGA焊盘，按照步骤1所得出的蚀刻补偿参数范围，采用动态蚀刻补偿软件分别对密集线、孤立线、SMT焊盘及BGA焊盘的菲林按照各自对应的蚀刻补偿参数范围进行额外补偿。
2.如权利要求1所述的采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法，其特征在于，所述步骤3中，进行额外补偿时，按蚀刻补偿量排序为：密集线＜SMT焊盘＜孤立线＜BGA焊盘。
3.如权利要求2所述的采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法，其特征在于，所述步骤3中，进行额外补偿时，对于密集线，仅在两侧的两条密集线的外侧进行补偿，补偿量为0.2mil；SMT焊盘的补偿量单边为0.25mil；孤立线的补偿量单边为0.4mil；BGA焊盘的补偿量单边为0.75mil。
4.如权利要求2或3所述的采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法，其特征在于，所述步骤3中，进行额外补偿时，当孤立线的一侧与多个BGA焊盘相邻时，孤立线靠近BGA焊盘的一侧仅在对应相邻BGA之间的位置进行额外补偿0.4mil，孤立线靠近BGA焊盘的一侧与BGA焊盘相正对的位置则不进行补偿，而对于孤立线远离BGA焊盘的一侧，先整体补偿0.4mil，然后该侧在与BGA焊盘相正对的位置再补偿0.4mil，而该侧对应相邻BGA之间的位置则不进行补偿，BGA焊盘的补偿量单边为0.75mil。
5.如权利要求1至3项中任意一项所述的采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法，其特征在于，所述步骤3中，还包括对差分线进行额外补偿，补偿时仅在差分线的两外侧进行补偿，补偿量为0.2mil。
6.如权利要求1至3项中任意一项所述的采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法，其特征在于，进行额外补偿时，还包括对NPTH附近3mm内的线路由近至远分等级进行额外补偿，分等级的额外补偿量由近至远依次减小。
7.如权利要求6所述的采用动态蚀刻补偿法提高减成法PCB图形精度的方法，其特征在于，对距NPTH的距离为0-1mm的线路额外补偿0.8mil，对距NPTH的距离为大于1mm且小于等于2mm的线路额外补偿0.5mil，及对距NPTH的距离为大于2mm且小于等于3mm的线路额外补偿0.3mil。
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