成立芳 張文晗（西安微電子技術研究所，西安 臨潼 710600）李雁華（中南電子化學材料所，湖北 武漢 430070）

超薄芯板內偏分析與改善

成立芳 張文晗
（西安微電子技術研究所，西安 臨潼 710600）
李雁華
（中南電子化學材料所，湖北 武漢 430070）

隨著多層電路板向高精度化與高密度化的發(fā)展，厚度為0.1 mm的內層芯板的需求不斷增加。然而由于芯板本身特性，在加工過程中，容易發(fā)生層間偏移而導致短路或斷路的風險。針對0.1mm內層芯板出現(xiàn)的內層偏移模式進行分析與改善，通過數(shù)據分析得出內偏的主要原因為芯板在層壓過程中出現(xiàn)漲縮，并對加工過程制定底片補償、打孔補償?shù)纫幌盗写胧行б种屏藘绕珕栴}的發(fā)生，降低了內層短路或斷路的風險。

0.1mm芯板；內層偏移；漲縮

1 概述

隨著電子產品向輕、薄、小的方向進一步發(fā)展，多層印制板也面臨著高精度化與高密度化發(fā)展的挑戰(zhàn)。隨著層數(shù)的增加厚度卻不能無限增加，因此厚度為0.1 mm的內層芯板的需求不斷增加。然而由于芯板本身特性，在底片、圖形轉移、層壓的一系列加工過程中，穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生層間偏移而導致短路或斷路的風險。本文主要針對0.1 mm內層芯板出現(xiàn)的內層偏移模式進行分析與改善。

2 內層偏移模式分析

以下為幾種內層偏移的模式描述及原因分析：

（1）芯板是由銅箔、環(huán)氧樹脂、玻璃纖維構成，三者的膨脹系數(shù)存在差異，而層壓時，經過高溫壓合后因芯板上做出的圖形而出現(xiàn)內應力，當它們之間的平衡力被破壞時，基材將會出現(xiàn)變形導致層壓后尺寸收縮而發(fā)生變化。其中玻璃纖維作為樹脂的骨架，其玻璃絲直徑和捻線越細，扛樹脂伸縮變化越弱，因而在相同樹脂條件下其芯板尺寸穩(wěn)定性越低，如通常情況下芯板若采用1080會比用7628的尺寸穩(wěn)定性低。而對于厚度為0.1 mm的超薄芯板，由于介質層薄，只由一張2313半固化片構成，因此芯板的穩(wěn)定性較常規(guī)芯板穩(wěn)定性更差，層壓后漲縮變化尤為明顯，這是鉆孔時板子實際尺寸與理論值差異較大，導致孔與內層圖形整體偏移（見圖1）。

（2）如圖2所示，內層同一張芯板上層間重合度差，導致鉆孔后某一層環(huán)寬不夠。此種現(xiàn)象主要是由于兩張底片本身重合度差或圖形轉移曝光偏移。

（3）如圖3所示，內層其中一張芯板與其它層重合度差，導致鉆孔后此張芯板的兩個層面環(huán)寬不夠。此種現(xiàn)象可能是層壓過程內層芯板滑層或蝕刻過程導致芯板卷曲，以致重合度不良。

圖1 內層圖形整體偏移

圖2 內層圖形某一層偏移

圖3 內層某一張芯板偏移

3 實驗數(shù)據及改善措施

芯板的漲縮是引起內層偏移的主要原因，而濕度對芯板的漲縮量影響顯著，因此重點對濕度的因素研究分析。 通過對1～12月份測量的底片與層壓后尺寸跟蹤，并對數(shù)據分析總結，分別計算出0.1 mm芯板長（經向）、短邊（緯向）的漲縮量。

3.1 芯板漲縮量計算方法

以內層芯板為0.1 mm，八層板的463.55 mm邊為例：

底片2～7層的尺寸分別為l2、l3、l4、l5、l6、l7，層壓后測得的鉆靶尺寸為d，則此0.1mm芯板的漲縮量為：

（為正值時說明芯板收縮，為負值時說明芯板漲大）

3.2 漲縮量數(shù)據統(tǒng)計

在1～12月份，通過數(shù)據跟蹤，分別計算出經緯向的漲縮量。

從圖4中可以看出，長邊（徑向）漲縮量較大，在濕度較低時，長邊漲縮量為0.05 mm ～ 0.13 mm，而濕度較高時漲縮量高達0.11 mm ～ 0.19 mm。

圖4 長邊（經向）漲縮量數(shù)據

從圖5可以看出，短邊（緯向）的漲縮量隨濕度變化也較明顯。在濕度較低時，漲縮量為-0.05 mm ～0.02 mm，而濕度較高時漲縮量達 0.02 mm ～ 0.09 mm。

圖5 短邊（緯向）漲縮量數(shù)據

經過數(shù)據分析發(fā)現(xiàn)長（經向）、短邊（緯向）的漲縮差異明顯。造成此種現(xiàn)象的原因是由于玻璃纖維布在布的生產過程和制成粘結片的過程中，經線方向均受強力的拉伸，而緯線方向則要小的多，因而用粘結片壓合而成的層壓基板在受熱壓下，經緯方向的收縮程度不一致，經向收縮程度大于緯向。

針對三種內偏模式，通過上述的實驗數(shù)據分析，分別對應制定的改善措施如下：

表1

4 改善措施

4.1 內偏模式1

（1）補償?shù)灼叽纭?/p>

在不同溫濕度環(huán)境，針對0.1 mm的內層芯板，對底片的長、短邊具體補償量參照表1。

（2）對鉆孔文件進行補償，以確保鉆靶尺寸與鉆孔文件尺寸一致。

由于車間環(huán)境溫濕度不恒定，底片、芯板經過多個過程轉移，盡管對底片尺寸已經補償，亦不能確保芯板層壓后尺寸能達到文件值，建議對內層環(huán)寬＜0.2 mm的印制板，用X射線鉆靶機沖制定位孔后，需對四個鉆靶尺寸進行測量：

若與標準值相差0.05 mm以內，不用補償鉆孔文件，直接鉆孔；

若與標準相差大于0.05 mm，對鉆孔文件相應補償至鉆靶值，再鉆孔。

（3）芯板使用前烘板，由專人用專用烘箱，在不同的格子（層次）中放置一定數(shù)量的不同厚度，并做好烘板記錄；條件為：140 ℃ ～ 150 ℃條件下，烘板4 h，以消除殘余應力，確保收縮量穩(wěn)定。

4.2 內偏模式2

（1）內層底片要求最大不重合度≤0.05 mm，且補做芯板時要求底片尺寸與第一次底片尺寸差值不超過0.05 mm。

（2）作圖曝光前目視檢查底片重合度；且每曝光20片檢查。

（3）AOI檢測檢查芯板的重合度，要求最大不重合度≤0.05 mm。

4.3 內偏模式3

（1）芯板殘銅率的不同對圖形精度的影響，高溫熱壓時，芯板因銅箔、玻璃布和環(huán)氧膠的熱膨脹性能的差異，會產生不同程度的收縮，一般情況下，殘銅率越高，收縮量越??；各層殘銅率差異越小，內偏的可能性越低；因此對內層非有效圖形區(qū)域加殘銅點，抑制芯板局部變形，同時保證了芯板漲縮穩(wěn)定性。

（2）蝕刻控制：去膜時，針對每張0.1 mm芯板的水平線加工，使用厚度≥0.6 mm的芯板做牽引，防止芯板卷曲。

（3）制作層壓疊層配料表時，層與層間控制半固化片張數(shù)≤3張，防止壓合過程出現(xiàn)滑層。且疊板時，要求上下疊四層板或隔板，將0.1 mm芯板的多層板疊在中間，且每塊0.1 mm內層板子分別放在不同的模具中壓合，每個模具最多層壓2塊0.1 mm芯板的多層板。

（4）文件準備時，優(yōu)選內層環(huán)寬≥0.2 mm。

（5）前期工藝策劃時，盡可能使用0.2 mm芯板，代替0.1 mm芯板。

5 結論

通過對內偏分析總結，對內偏失效模式進行分類，并分別針對不同模式，采取底片尺寸及鉆孔文件補償?shù)姆绞剑瑢D形轉移、蝕刻、層壓等過程提出控制措施，提高了內層芯板為0.1 mm的多層板的加工能力，進一步降低了產品內層短路或斷路的質量風險。

成立芳，西安微電子技術研究所，工程技術中心工程師。

Analysis and improvement on internal offset of ultrathin core plate

CHENG Li-fang ZHANG Wen-han LI Yan-hua

With the multi-layer circuit board to high precision and high density, the demand for inner core plate of 0.1mm thickness increasing. However, because the core plate itself characteristic, in the process, it is prone to inter story drift and easy to cause the risk of short circuit or open circuit. Therefore, this paper made the inner offset mode in the 0.1mm core board analysis and improvement, through the analysis of the data obtained in the main reason of core board appears expansion during lamination, and formulated a series of measures of negative compensation, compensation of punching process, effectively inhibit the partial problem, reduce the quality risk product inner short circuit or short circuit.

0.1mm Core Board; Inner Offset; Expansion and Contraction

TN41

A

1009-0096（2014）09-0044-03