多层板内层图形补偿系数浅谈

刘 锐 邓 辉 涂圣考 樊建华

（胜宏科技（惠州）股份有限公司，广东 惠州 516211）

0 前言

随着电子设备终端产品日趋激烈的竞争，势必对印制电路板（PCB）产品的大容量，小型化，低能耗等提出更高的要求，多层板的应用会越来越广泛，结构也越来越复杂化（埋、盲、通孔结构共存），进而对多层板层间对准精度要求越来越高；在多层板制造过程中芯板本身内应力释放，图形制作，压合等极大影响芯板的尺寸变化。目前主要采用内层图形预放补偿来解决这一问题，文章将分析一款8层板结构产品各层芯板涨缩的变化，以确定各层芯板的补偿系数。

1 芯板涨缩变化主要原因

多层板各层芯板涨缩变化主要原因在于基板本身存在内应力、过程烘烤除湿、图形制作及压合过程材料在高温高压条件下产生收缩等因素影响。

2 制程验证

2.1 基板本身的内应力

多层板通常是指通过PP将内层芯板、铜箔在高温高压条件下黏结固化后形成，因此芯板本身是影响PCB涨缩的重要因素。实际生产中，通常采用烤板来减小基板的内应力及湿气，从而保证芯板尺寸的稳定性；本文选取一款型号S00408—A15A1使用1IT—170GRA1材料VGA显卡类产品，开料图及叠构图见图1所示，表1为实验对比各芯板烘烤前后尺寸变化量。由表1可以看出，芯板经过烘烤经纬方向均有产生收缩，0.058 mm厚芯板收缩量明显大于0.61 mm厚芯板收缩量，可见厚芯板尺寸稳定性优于薄芯板。

表1 烘烤对尺寸变化的影响表（单位：1/10000）

图1 开料图及压合叠构图

2.2 蚀刻对芯板尺寸变化的影响

取烘烤后芯板使用内层LDI（激光直接成像）曝光机，按相同曝光倍率：经向6.5/10000，纬向6.5/10000进行图形转移作业，经图形制作后板面局部蚀铜，因残铜率下降及芯板蚀铜后应力释放也会造成尺寸收缩。表2为蚀刻后芯板尺寸的变化。

表2 蚀刻对基板尺寸变化的影响表（单位：1/10000）

蚀刻后，0.058 mm厚芯板经纬方向收缩量明显大于0.61 mm厚芯板，0.058 mm厚芯板收缩量偏大1.5/10000左右，在相同芯板厚度条件下，L6层残铜率低于L2层，L6层相对L2收缩量偏大0.1/10000，残铜率越低蚀刻收缩量会越大。

2.3 压合过程对芯板尺寸变化的影响

（1）经蚀刻后受板厚及残铜率影响，芯板尺寸变化不同步，L2/L3、L6/L7层芯板蚀刻后收缩量大；在层压熔合对位工序发现有层间同心圆偏移相切异常；取压合前芯板测量L2、L4、L6层芯板单层靶位距数据。从压合前测量数据来看，L2/L3、L6/L7层尺寸收缩量明显大于L5/L6层，纬向极差0.122 mm，经向极差0.162 mm，造成熔合对位工序会存在涨缩型同心圆偏移相切现象，目视现象为L2/L3、L6/L7层同心圆相对L4/L5层沿图3所示方向偏移，即L2/L3、L6/L7层相对L4/L5层沿经纬方向呈现收缩。

（2）产品叠合后正常压制，压合后测量内层靶标数据如图3所示。压合后测量各张内层靶标，同片板层间最大极差在0.050 mm以内（同心圆标准间距0.075 mm）,可接受，判定压合后层间涨缩匹配合格，经纬方向产品整体涨缩在±0.10 mm以内，压合后同心圆见图4所示。

图2 同心圆收缩图示

图3 压合后测量内层靶标数据图

图4 同心圆图示

（3）内层到压合后芯板尺寸变化量（如图5所示）。从趋势图可以看出，内层到图形蚀刻段0.058 mm芯板尺寸变化量明显大于0.61 mm芯板，蚀刻到压合段0.61 mm芯板变化量大于0.058 mm芯板，最终产品压制后内层芯板涨缩倍率差异在0.5/10 000左右；按压合后数据反推计算此类结构芯板补偿系数规则为：0.058 mm芯板相对0.61 mm芯板经纬方向均加大0.5/10 000进行分层补偿。

图5 内层到压合后芯板尺寸变化图（单位：1/10000）

3 结论

（1）多层板各层芯板涨缩变化主要在于基板本身存在内应力、过程烘烤除湿、图形制作及压合过程材料在高温高压条件下产生收缩等因素影响。

（2）芯板经过烘烤经纬方向均产生收缩，0.058 mm厚芯板收缩量明显大于0.61 mm厚芯板收缩量，可见厚芯板尺寸稳定性优于薄芯板。

（3）蚀刻后0.058 mm厚芯板经纬方向收缩量明显大于0.61 mm厚芯板，0.058 mm厚芯板收缩量偏大1.5/10 000左右；在相同芯板厚度条件下，L6层残铜率低于L2层，L6层相对L2收缩量偏大0.1/10 000，残铜率越低蚀刻收缩量会越大。

（4）内层到图形蚀刻段0.058 mm厚芯板尺寸变化量明显大于0.61 mm厚芯板，蚀刻到压合段0.61 mm厚芯板变化量大于0.058 mm厚芯板，最终产品压制后内层芯板涨缩倍率差异在0.5/10000左右，可以满足产品需求，多层板结构产品涨缩判定需以压合后结果为准。

（5）按压合后数据反推计算此类结构内层预放系数规则为：0.058 mm厚芯板相对0.61 mm厚芯板经纬方向均加大0.5/10000进行分层补偿。

综上所述，内层芯板受材料厚度、铜厚、图形制作等影响，产品生产过程中芯板涨缩会有相应显著变化，实际生产中各类产品结构组合错综复杂，针对预放数据库无数据源或经验值的产品，多以产品评审制作或TCFA验证抓取各子板内层补偿系数以满足产品制作要求；也可根据各种不同的板材、板材厚度、板材铜厚、压合层次、压合叠构等条件，再进一步对预放系数进行细分，建立并完善不同结构基准数据库以提升高多层产品制程生产能力。