S076特殊材料蝕刻線寬精度控制能力和控制方法廖輝

1、S-076Special material etching linewidth accuracy control capacity and control method特殊材料蝕刻線寬精度控制能力及控制方法 廖 輝 Liao Hui （公司：深南電路有限公司，江蘇省無錫市新區(qū)空港產(chǎn)業(yè)園，郵編214142）傳真E-mail： HYPERLINK mailto:liaohui liaohui 作者簡介：廖輝 深南電路有限公司 無錫技術(shù)部 高級工程師摘要 ： 本文主要針對特殊材料蝕刻加工線寬的精度控制，通過不同銅厚和不同的補(bǔ)償值進(jìn)行驗證，總結(jié)出特殊材料蝕刻過程中的補(bǔ)償值

2、和CPK對應(yīng)關(guān)系，從而對特殊材料蝕刻，影響因素進(jìn)行初步分析和探討，為業(yè)界特殊材料蝕刻加工線條，提供一定的參考和借鑒。Abstract ：This paper in view of the special material etching linewidth control accuracy is verified by different copper thickness and different compensation value, summed up the special material etching process compensation value and the rela

3、tionship of CPK, thus to the special material etching, the influence factors of the preliminary analysis and discussion, for the industry special material etching processing lines, provide some reference.關(guān)鍵詞 ：特殊材料、銅厚、線條精度、線條公差0.5mil、1.0milKey words ： Special materials, copper thickness, precision of

4、 the line, line tolerance 0.5mil, 1.0mil前言：隨著PCB應(yīng)用越來越廣泛，電路設(shè)計日趨復(fù)雜和服務(wù)器、高速產(chǎn)品批量的導(dǎo)入和應(yīng)用，如何保證各種信號傳輸?shù)耐暾?，信號質(zhì)量，成為技術(shù)難題。此時，需要借助傳輸線理論進(jìn)行分析，控制信號線的線寬精度則成為關(guān)鍵，不嚴(yán)格的線寬控制，將引發(fā)相當(dāng)大的信號反射和信號失真，導(dǎo)致設(shè)計失效。常見的信號，如PCI總線、PCI-E總線、USB、以太網(wǎng)、DDR內(nèi)存、LVDS信號等，均需要進(jìn)行嚴(yán)格的線寬控制。線寬精度的控制最終需要通過PCB設(shè)計實現(xiàn)，對PCB板生產(chǎn)工藝也提出更高要求，針對PCB板影響線寬因素，進(jìn)行分析，主要有以下幾點：線條分布設(shè)

5、計、電鍍參數(shù)、電鍍銅面均勻性、蝕刻均與性、蝕刻補(bǔ)償參數(shù)、蝕刻過程控制；經(jīng)過與PCB實驗、研究和結(jié)合實際生產(chǎn)過程控制中的，我對這個問題有了一些粗淺的認(rèn)識，愿和大家分享。 一、實驗設(shè)計： 如下表：一材料補(bǔ)償參數(shù)銅厚基材12um加厚45min銅厚基材12um加厚60min間距20mil以上間距8-20mil間距4-8mil間距20mil以上間距8-20mil間距4-8mil純Rogers 43500.8mil0.80.80.80.80.80.81.4mil1.41.41.41.41.41.42.0mil2.02.02.02.02.02.0Rogers 4350與FR4混壓0.8mil0.80.80.

6、80.80.80.81.4mil1.41.41.41.41.41.42.0mil2.02.02.02.02.02.0二、試驗現(xiàn)象及結(jié)果：（沒有注明公差為1mil時，所有CPK按照公差0.5mil計算）1. 純Rogers4350在基材12um加厚45min時不同補(bǔ)償時的結(jié)果分析： 圖一： 表二：1.1、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論：A、根據(jù)圖一的不同線寬的CPK走勢圖可以發(fā)現(xiàn)，在相同的補(bǔ)償情況下，線寬和CPK的走勢呈正性關(guān)系，補(bǔ)償2mil時線條的CPK比補(bǔ)償1.4mil線條的CPK值高，因此如果需要對線寬較小的線條進(jìn)行CPK控制，需在保證CAM間距的情況下提高補(bǔ)償值；B、異常分析：因試驗板的該處線條取自孔邊

7、，所以試驗完成后從現(xiàn)場的生產(chǎn)板取4mil線測量數(shù)據(jù)分析按公差+/-1mil控制時CPK值約1.03；C、對在不同補(bǔ)償?shù)那闆r下的線寬進(jìn)行對比，補(bǔ)償2.0mil和1.4mil的成品線寬的整體CPK值差異較小，補(bǔ)償0.8mil時CPK下降幅度較大，但公差+/-1mil的CPK值仍能達(dá)到1.3；同時比較標(biāo)黃色的兩個區(qū)域，補(bǔ)償相同的情況下，小間距（4mil和6mil）的線條和孤立線條的線寬均值差異約0.15mil，小間距處的線寬均值較大；2. 純Rogers4350在基材12um加厚60min時不同補(bǔ)償時的結(jié)果分析： 表三：2.1、數(shù)據(jù)分析：基材12um加厚60um時采用補(bǔ)償1.4mil時不同線寬的線條

8、蝕刻量不一致，導(dǎo)致16mil線條成品均值偏下限，因此在銅厚為12um加厚60um時如果需將線寬控制+/-0.5mil，需采用2mil補(bǔ)償；3、不同銅厚對線寬精度的影響：3.1、實際線寬數(shù)據(jù)： 表四： 3.2、數(shù)據(jù)總結(jié)： 表五：加厚銅數(shù)據(jù)線寬為6mil，設(shè)計間距間距4mil間距6mil間距20mil孤立線條孔邊線條銅厚25um6.3mil6.1mil5.9mil6.1mil5.8mil銅厚34um7.1mil6.5mil6.4mil6.3mil6.3mil差值0.8mil0.4mil0.5mil0.2mil0.5mil （備注：該銅厚為基材和加厚銅，不包括圖電層銅厚）3.3、數(shù)據(jù)分析：銅厚差異約

9、為10um時如果設(shè)計間距大于6mil，線寬能控制在1mil公差范圍內(nèi)，如果設(shè)計間距小于6mil，則線寬無法控制在1mil公差范圍內(nèi)（如下對比圖）；切片分析銅厚為25um 時 切片分析銅厚為34um時 4. Rogers 4350和FR4混壓時線寬的控制： 4.1、 混壓時線寬數(shù)據(jù)總結(jié)： 表六：4.2、Rogers 4350和FR4混壓時線寬數(shù)據(jù)分析：在相同蝕刻條件下Rogers 4350材料蝕刻后線寬均值比FR4的線寬均值小0.3mil左右，因此在混壓板蝕刻補(bǔ)償時將Rogers面的線寬補(bǔ)償值加大0.3mil以達(dá)到兩面線寬均達(dá)到客戶要求；5. 化金處理對線寬成品的影響： 5.1、化金前后實際數(shù)據(jù)

10、： 表七：實測數(shù)據(jù)混壓板對比蝕刻后到化金對線寬的影響Rogers 4350面FR4面蝕刻后化金后蝕刻后化金后線寬數(shù)據(jù)5.8966.5215.6145.795.9055.8276.1386.5075.4665.835.9825.8866.0476.6915.4785.6795.7315.8815.6616.2165.4455.6675.6345.8785.9276.1035.2695.8525.665.6126.3436.3975.5585.7436.0965.7676.1536.0735.4075.8035.6115.8526.1246.8145.3295.7565.6215.9786.453

11、6.5445.4045.8166.4645.9576.1666.6625.615.816.0685.8066.2946.5245.6885.5246.0075.6875.9436.3935.5985.4945.7076.2846.276.5895.5255.3655.9525.8885.5156.9395.6485.3155.9015.9995.7516.7225.5075.6335.7965.8925.6325.9475.2695.735.7845.6945.8985.985.1965.7655.6755.7615.7846.8835.1695.7555.7865.8685.8546.745

12、5.2415.8555.9975.6575.9966.4585.3365.795.8635.855.8646.3935.5555.3895.6725.802平均線寬5.9836.5105.4155.6605.8555.854CPK1.510.741.041.321.081.365.2、化金前后線寬數(shù)據(jù)總結(jié)： 表八： 序 號單位：mil蝕刻后鍍金后1平均線寬5.283 5.265 CPK1.041.322平均線寬5.185 5.154 CPK1.081.365.3、數(shù)據(jù)分析：后線寬到鍍金后的線寬變化小于0.05mil，可以忽略不計，線寬CPK有所上升，因蝕刻后Rogers 4350材料的毛邊對寬度的影響較大，經(jīng)過磨板和微蝕后線邊變整齊；三、特殊材料蝕刻過程控制總結(jié)：1、通過以上數(shù)據(jù)分析，根據(jù)客戶要求孔銅為最小25um以下時可采用加厚45min（圖電前面銅銅厚30um以內(nèi)），孔銅要求最小25um以上時加厚60min（圖電前面銅銅厚30um以上）的實際情況，設(shè)計參數(shù)為如下： 表九：范圍公差值要求項孔銅25um厚徑比8：1孔銅25um或者厚徑比8：1公差0.5mil (CPK1) 公差1mil (CPK1.33)最小原稿間距5