CN104244590A - 电路板外层偏位的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电路板外层偏位的控制方法，该控制方法包括：确定通孔与外层焊盘或盲孔与外层焊盘的1、2……N个偏位影响因素；根据所述偏位影响因素确定其对位能力模型T，其中1、2……N个偏位影响因素对应的影响数值分别为A、B……X；根据对位能力模型T值判断通孔或盲孔与外层焊盘的偏位能力是否满足要求；若对位能力模型T不能满足对位需求，调整1、2……N个对位影响因素中的一个或多个影响因素的数值，修正相应对位能力模型T，直到满足相应的对位要求。本控制方法通过对位能力模型计算出不同设备、不同定位方式下的对位能力，对比确定处最佳的对位制作流程，能够有效的指导电路板的生产制作。

Description

电路板外层偏位的控制方法

技术领域

本发明涉及电路板制作技术领域，尤其是指一种电路板外层偏位的控制方法。

背景技术

随着半导体产品和封装技术(IC Package)的小型化、高性能化、多功能化和高频高速化发展趋势，相应的封装基板必须满足“小型化、超薄型、高密度”的要求，目前在国内外有着极好和广泛的应用前景。由于基板盲孔间距设计越来越小，这给电路板制造商的对位控制带来了巨大挑战。特别是基板的外层对位技术(包括“盲孔与焊盘、通孔与焊盘”偏位控制)，这些外层的偏位直接在产品外观观测出来，且将严重影响着后续引线键合(Wire Bond)、倒装芯片(Flip Chip)等封装过程的质量、可靠性，从而影响着顾客对基板产品的信任、认可。由于受压合次数和流程多、影响因素多而复杂等原因，基板的外层对位能力界定和有效控制一直困扰着基板制造商，由于外层“盲孔的焊盘”或“通孔的焊环”设计过小、超对位能力制作所带来的“偏位报废或可靠性”问题层出不穷。

特别是对于外层同时有盲孔和通孔的基板，如何一起控制好“盲孔与焊盘、通孔与焊盘”偏位、确定各自的对位能力，是目前生产厂家最难解决的问题。为解决该问题，目前生产厂家采取的定位孔定位方式主要有3种：①层压后板边x-ray冲一套定位孔，外层的通孔、盲孔、外层线路制作都采用同一套定位孔定位；②层压后板边x-ray冲一套定位孔，先通孔定位使用，完成钻通孔并在板边钻出用于“盲孔、外层线路制作”的定位孔，相当于有2套定位孔(钻通孔一套，盲孔、外层线路一套；③层压后板边x-ray冲两套定位孔，通孔使用一套，盲孔、外层线路制作使用一套。

对于第①种定位方式，由于需在定位孔上销钉来定位，完成钻通孔、下板后，定位孔将破损、变形，加上封装基板板厚都较薄(小于0.3mm)，定位孔“破损、变形”将更严重，导致后续的盲孔、外层线路制作时的定位不良而偏位报废。对于第②种定位方式，由于盲孔内/外焊盘比通孔内/外焊盘小很多，受CNC钻孔设备较大的孔位精度影响，CNC钻的“定位孔”虽可保证盲孔与外层焊盘对位良好，但容易导致盲孔与内层焊盘偏位而内短报废。对于第③种定位方式，x-ray冲有两套定位孔，不会有定位孔破损变形缺陷，也不会产生盲孔与内外层焊盘偏位报废，各项综合对位效果最好，不足之处是通孔与焊盘偏位稍微变大。

因此，以上问题转变为如何在上述第③种定位方式基础上一起控制好“盲孔与焊盘、通孔与焊盘”偏位、确定各自的对位能力”。为确定外层对位能力，目前生产厂家采取方法有：①生产板的边缘添加测试块，凭做板经验或大量数据统计测量偏位最大值来确定外层对位能力；②借鉴国内外其他基板制造技术较成熟厂家的能力来确定。由于各厂家制作工艺、设备、制程能力、对位影响因素各不一样，上述厂家很难快速、准确得到外层对位能力，更谈不上建立偏位模型来分析、优化对位能力。总之，基板的外层对位能力难以确定、超能力制作而报废的现象经常发生。

发明内容

基于此，本发明在于提供一种电路板外层偏位的控制方法，其能够克服现有技术的不足，能够快速准确的确定外层偏位能力，确定优化方法，改善偏位能力。

其技术方案如下：

一种电路板外层偏位的控制方法，该控制方法包括：

确定通孔与外层焊盘或盲孔与外层焊盘的1、2……N个偏位影响因素；

根据所述偏位影响因素确定其对位能力模型T，其中1、2……N个偏位影响因素对应的影响数值分别为A、B……X；

根据对位能力模型T值判断通孔或盲孔与外层焊盘的偏位能力是否满足要求；

若对位能力模型T不能满足对位需求，调整1、2……N个对位影响因素中的一个或多个影响因素的数值，修正相应对位能力模型T，直到满足相应的对位要求。

下面对进一步技术方案进行说明：

进一步的，电路板层数大于等于4层时，对位能力模型 $T_2=\sqrt{2}*\sqrt{A^2+(n-1)*B^2+......+X^2},$ 其中n为电路板层数。

进一步的，若对位能力T不能满足对位需求时，调整影响对位能力模型T值最大的偏位影响因素的值，修正对位能力模型T，确定最小的T值。

进一步的，在制作所述电路板时，层压后x-ray冲制两种定位孔，所述定位孔包括盲孔与外层线路定位孔、CNC钻通孔定位孔。

进一步的，所述盲孔与外层焊盘的对位影响因素、所述通孔与外层焊盘的对位影响因素均包括2种直接因素、0-10种间接因素，所述直接因是指其各自的位置独立移动直接影响对位能力，所述间接因素指通过影响直接因素位置移动或相对移动影响对位能力。

进一步的，所述盲孔与外层焊盘的直接因素包括外层图形位置偏差、盲孔孔位偏差。

进一步的，所述通孔与外层焊盘的直接因素包括外层图形位置偏差、CNC钻通孔孔位偏差。

进一步的，所述通孔与外层焊盘的间接因素包括X-Ray钻靶孔位偏差、CNC上销钉和叠板钻孔滑板偏差、不同板涨缩或钻带偏差、CNC钻孔人工调原点偏差。

下面对前述技术方案的原理、效果等进行说明：

确定影响通孔与外层焊盘、盲孔与外层焊盘的对位能力的偏位影响因素，根据确立的多个偏位影响因素，建立相应的对位能力模型计算出相应的对位能力，对位能力的数值越小，说明对位能力越好，从而可以从对位能力T的数值直接判断对位能力，再根据实际情况通过优化参数、制作方法、设备能力等手段，降低1、2……N个偏位影响因素中的一个或多个影响因素的数值，修正相应偏位能力T，确定优化后的对位能力T最小值，使偏位能力满足产品品质要求。

所述控制方法可根据不同工艺、定位孔制作方式确定电路板(包括封装基板)外层各项偏位影响因素，并确定相应的对位能力模型，根据该对位能力模型可以快速、准确的估算出相应对位孔的对位能力。该控制方法能够提前估计外层焊盘大小是否超出对位能力，明确对位改善方向，并可从制造的设计端提前优化设计(例如增大盲孔或通孔焊盘补偿、更改通孔为盲孔叠孔等)，避免电路板超对位能力制作而作废。

所述电路板外层偏位的控制方法可以应用于不同设备、不同定位方式上，应用范围广。本控制方法通过对位能力模型计算出不同设备、不同定位方式下的偏位能力，对比确定处最佳的对位制作流程，能够有效的指导电路板的生产制作。

附图说明

图1为本发明优选实施例所述的电路板外层偏位的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明：

确定通孔或盲孔与外层焊盘的1、2……N个偏位影响因素；

根据所述偏位影响因素确定其对位能力模型T，其中1、2……N个偏位影响因素对应的影响数值分别为A、B……X；

根据对位能力模型T值判断通孔或盲孔与外层焊盘的偏位能力是否满足要求；

若对位能力模型T不能满足对位需求，调整1、2……N个对位影响因素中的一个或多个影响因素的数值，修正相应对位能力模型T，直到满足相应的对位要求。

其中，X表示对位影响因素的未知的特定个数，不表示其具体的个数。

以层数大于等于4层的电路板板为例，采用层积法工艺制作，以最初中间2层芯板层积制作4、6、8、10、12层基板等。在制作所述电路板时，在采用在层压后板边x-ray冲两套定位孔，CNC钻通孔使用一套定位孔，盲孔与外层线路使用一套定位孔，即所述定位孔包括盲孔与外层线路定位孔、CNC钻通孔定位孔。

根据电路板(封装基板)的制作工艺流程、定位孔方式、层数等信息确定影响盲孔与外层线路制作定位孔、通孔定位孔的对位影响因素，及相应的对位精度大小。

影响盲孔与外层焊盘、通孔与外层焊盘偏位影响因素包括直接因素和间接因素，所述直接因素是指各自的位置独立移动直接影响对位能力，所述间接因素是指通过影响直接因素位置移动或相对移动影响对位能力。所述盲孔与外层线路制作定位孔与外层焊盘的对位影响因素、所述通孔定位孔与外层焊盘的对位影响因素均包括2种直接因素、0-10种间接因素。

盲孔与外层焊盘的对位影响因素分析：其对位能力由盲孔和外层焊盘的相对位置移动决定；外层焊盘位置受外层图形位置偏差直接影响；盲孔位置受激光钻孔孔位偏差直接影响；盲孔和外层焊盘制作都以同一定位孔(X₂孔)定位，其相对偏位不受x-ray钻靶标孔精度影响；因此，影响外层“盲孔与焊盘”相对偏位的因素有A、B。

通孔与外层焊盘的对位影响因素分析：其对位能力由通孔和外层焊盘的相对位置移动决定；外层焊盘位置受外层图形位置偏差直接影响；通孔位置受CNC钻孔孔位精度偏差直接影响；盲孔焊盘制作以X₂定位孔定位，通孔以X₁定位孔定位，不同定位孔间存在中心点位置偏差，间接影响“外层通孔与焊盘”的相对偏位，因此存在x-ray钻靶标孔精度间接因素D；叠板CNC钻孔时，不同板间滑动导致通孔相对于“X₂定位孔”位置变化，从而传递到通孔相对与焊盘有位置变化，所以存在间接因素E；不同板间涨缩不同，但不同板只用一个钻带，导致不同板因有涨缩的外层焊盘相对于固定钻带的钻“通孔”有位置变化，存在间接因素F；存在员工CNC钻孔调原点不当，加大通孔位置偏差间接因素G。

根据相应的对位影响因素确定电路板(封装基板)外层对位能力模型如下：

外层盲孔、外层线路制作与焊盘的对位能力模型T₁为：

外层通孔与焊盘的对位能力模型T₂为：

其中，对于层数大于等于4层、多次压合的电路板，偏位能力模型需考虑压合次数累积影响，如n次压合偏位影响因素B累积影响 $T_2=\sqrt{2}*\sqrt{A^2+(n-1)*B^2+......+X^2}.$

上述对位能力模型考虑压合次数累积影响、一维或二维偏位等影响。

影响电路板(封装基板)“外层与盲孔焊盘”的偏位影响因素包括：直接因素A-外层图形位置偏差，直接因素B-激光盲孔孔位偏差；影响电路板(封装基板)“通孔与外层焊盘”的偏位影响因素包括：直接因素A-外层图形位置偏差，直接因素C-CNC钻通孔孔位偏差，间接因素D-X-Ray钻靶孔位偏差，间接因素E-CNC上销钉和叠板钻孔滑板偏差，间接因素F-不同板涨缩或钻带偏差，间接因素G-CNC钻孔人工调原点偏差。

对上述盲孔与外层焊盘的对位能力模型T₁分析，由于直接因素A-外层图形位置偏差，直接因素B-激光盲孔孔位偏差都为设备的固有精度，因此其对位能力无法优化。

对上述通孔与外层焊盘的对位能力模型T₂分析，其中直接因素A-外层图形位置偏差，直接因素C-CNC钻通孔孔位偏差为设备固有精度，无法再进行优化；间接因素D-X-Ray钻靶孔位偏差、间接因素E-CNC上销钉和叠板钻孔滑板偏差、间接因素F-不同板涨缩或钻带偏差、间接因素G-CNC钻孔人工调原点偏差等偏位精度可通过减少偏位的目的进行优化，并通过D、E、F、G偏位精度变化范围，计算出T₂大致偏位范围。

例如D-X-Ray钻靶孔位偏差和G-CNC钻孔人工调原点偏差偏位精度的优化方式为：在板边设计钻孔偏位测试模块，CNC钻通孔前，先钻板边4个孔，调整原点坐标，保证钻的4个孔中基本与X₂激光盲孔、LDI曝光定位孔中心重合，然后再继续钻板内通孔。

又例如E-CNC上销钉和叠板钻孔滑板偏差、F-不同板涨缩或钻带偏差偏位精度优化操作方式为：对于板厚小于0.15mm薄板，同批板层压后x-ray测涨缩、按大小分类；按涨缩接近的板自动上销钉；减少CNC钻孔叠板数量至1-3块；x-ray冲定位孔靶标进行优化设计，保证冲孔后周围有尽可能多的大铜皮。

假设：

盲孔与外层焊盘的对位能力模型T₁：

$T_1=\sqrt{2}*\sqrt{A^2+B^2}=\sqrt{2}*\sqrt{{15}^2+{15}^2}=30\mathrm{um}$

通孔与外层焊盘的对位能力模型T₂：

$\begin{array}{c}{T}_2=\sqrt{2}*\sqrt{A^2+C^2+D^2+E^2+F^2+G^2}\\ =\sqrt{2}*\sqrt{{15}^2+{30}^2+{15}^2+{20}^2+{20}^2+{10}^2}\\ =67\mathrm{um}\end{array}$

从以上对位能力模型计算出该4层板的外层“盲孔与外层焊盘”对位能力为+/-30um；外层“通孔与外层焊盘”对位能力为+/-67um；

若优化部分制作条件，将E、F精度减小，则T₂对位能力可变为59.5um(如下公式)。

$T_2=\sqrt{2}*\sqrt{{15}^2+{30}^2+{15}^2+{10}^2+{15}^2+{10}^2}=59.5\mathrm{um}.$

上述的各对位影响因素的“偏移精度值”为不同电路板厂家通过制程能力测试或设备能力所确定的；不同电路板厂家的“偏移精度值”不影响上述对位能力模型的使用。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电路板外层偏位的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

确定通孔与外层焊盘或盲孔与外层焊盘的1、2……N个偏位影响因素；

根据所述偏位影响因素确定其对位能力模型T，其中1、2……N个偏位影响因素对应的影响数值分别为A、B……X；

根据对位能力模型T值判断通孔或盲孔与外层焊盘的偏位能力是否满足要求；

若对位能力模型T不能满足对位需求，调整1、2……N个对位影响因素中的一个或多个影响因素的数值，修正相应对位能力模型T，直到满足相应的对位要求。

2.根据权利要求1所述的电路板外层偏位的控制方法，其特征在于，电路板层数大于等于4层时，对位能力模型其中n为电路板层数。

3.根据权利要求1或2所述的电路板外层偏位的控制方法，其特征在于，若对位能力T不能满足对位需求时，调整影响对位能力模型T值最大的偏位影响因素的值，修正对位能力模型T，确定最小的T值。

4.根据权利要求1所述的电路板外层偏位的控制方法，其特征在于，在制作所述电路板时，层压后x-ray冲制两种定位孔，所述定位孔包括盲孔与外层线路定位孔、CNC钻通孔定位孔。

5.根据权利要求4所述的电路板外层偏位的控制方法，其特征在于，所述盲孔与外层焊盘的对位影响因素、所述通孔与外层焊盘的对位影响因素均包括2种直接因素、0-10种间接因素，所述直接因素是指其各自的位置独立移动直接影响对位能力，所述间接因素指通过影响直接因素位置移动或相对移动影响对位能力。

6.根据权利要求5所述的电路板外层偏位的控制方法，其特征在于，所述盲孔与外层焊盘的直接因素包括外层图形位置偏差、盲孔孔位偏差。

7.根据权利要求5所述的电路板外层偏位的控制方法，其特征在于，所述通孔与外层焊盘的直接因素包括外层图形位置偏差、CNC钻通孔孔位偏差。

8.根据权利要求5或7所述的电路板外层偏位的控制方法，其特征在于，所述通孔与外层焊盘的间接因素包括X-Ray钻靶孔位偏差、CNC上销钉和叠板钻孔滑板偏差、不同板涨缩或钻带偏差、CNC钻孔人工调原点偏差。