一种PCB板曝光方法及装置的研究及应用.pdf
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1、15图形形成与产品检测 Graphic formation and Inspection 2023春季国际PCB技术/信息论坛一种PCB板曝光方法及装置的研究及应用 Paper Code:S-034 刘 幸 罗郁新 吴裕忠(广州美维电子有限公司 广东 广州 510535)摘 要 文章针对不能采用DI机的自动系数直接拉伸或不平移set的分段固定系数拉伸的问题,研究发现导致外层拒曝和图形偏移的根本原因是基板涨缩与曝光资料系数不匹配,从而开发出了DI机自动平移+拉伸功能,实现了DI机测量基板涨缩后机器自动选择并制作曝光资料,从根本上解决了外层拒曝和图形偏移问题,使拒曝率和图形偏移报废率分别降低了16
2、.18%、2.18%。关键词 拒曝;图形偏移;系数不匹配;DI机自动平移+拉伸功能 中图分类号:TN41 文献标识码:A 文章编号:1009-0096(2023)增刊-0015-08 Research and application of a PCB exposure method and device Liu Xing Luo Yuxin Wu YuzhongAbstract Aiming at the problem that the automatic coefficient of DI machine cant be directly stretched or the piecewis
3、e fixed coefficient stretching without translation set,and through discussion,it is found that the root cause of the exposure refusal and blind via out of annular ring is the mismatching between expansion and shrinkage of the board and exposure data scaling,so the automatic translation and stretch f
4、unction of DI machine is developed,which realizes the automatic selection and production of exposure data after DI machine measures the substrate expansion and contraction.The problems of outer layer exposure rejection and graphics offset are fundamentally solved,and the exposure rejection rate and
5、graphics offset scrap rate are reduced by 16.18%and 2.18%respectively.Key words Exposure Refusal;Blind Via Out of Annular Ring;Substrate Expansion Coefficient Mismatch;DI Automatic Translation(parallel moving)and Stretch Function0 前言伴随着产品尺寸要求越发严格,外层须固定set系数,使用平移+拉伸的曝光资料生产,即必须根据基板不同的涨缩预先对单元内set采用不同的平
6、移后再对panel整体拉伸,另其产品为任意层互联设计,制作难度较大(外层盲孔最小焊环45 m,蚀刻后焊环仅25 m),导致外层图形转移工序曝光拒曝率和图形偏移报废率一直偏高。1 原因分析1.1 外层图形转移工序曝光拒曝率高外层图形转移工序拒曝率目标为5%,实际平均拒曝率为16.58%,这对曝光产能造成了较大影响,且拒曝率高加重了图形偏移的风险。经分析,拒曝率高的主要原因在于来料基板涨缩与曝光资料系数不匹配所致,其贡献率高达2023春季国际PCB技术/信息论坛16图形形成与产品检测 Graphic formation and Inspection96.54%,因此解决拒曝问题主要解决曝光资料系数
7、与基板涨缩不匹配的问题。图1 外层干膜工序拒曝率原因分析1.2 外层图形转移工序图形偏移(崩盲孔)报废高外层图形偏移报废率目标为1.0%,实际平均图形偏移(崩盲孔)报废率2.69%,经分析,图形偏移报废率高的主要原因在于来料基板涨缩与曝光资料(工具)系数不匹配、基板变形、Set平移量偏大,激光和外层图形对位系统差异所致,前四项累计贡献89.6%(如图2)。图2 外层干膜工序图形偏移报废原因分析以上分析得出:对于曝光拒曝及图形偏移报废,必须优先解决基板涨缩与资料系数不匹配的问题,这也正是本项目的研究目的。2 方案研究和可行性分析2.1 解决方案研究 为满足成品尺寸要求(光学点到光学点公差要求75
8、 m且Ppk1.33),外层曝光必须使用固定set系数的平移+拉伸工具生产。平移+拉伸工具设计要求是固定set系数,当基板实际涨缩系数与set系数不一致时(大多数发生的情形),需对set进行平移抵消涨缩系数差异,因此平移+拉伸工具是根据基板不同的涨缩预先对单元内set采用不同的平移后再对panel整体拉伸。基于这种设计,外层实际生产时不能使用自动比例功能,也不能使用不平移set的分段固定系数直接拉伸(分段固定系数直接拉伸:将基板涨缩划分为不同的区间,每一个区间指定一个固定系数直接拉伸生产),这导致外计数6758127692818百分比96.51.81.00.40.3累积%96.598.499.
9、399.7100.0缺陷其它设备报警标靶孔异常混板/基板放反资料与基板不匹配70006000500040003000200010000100806040200182869127 计数23161110511百分比34.323.916.414.97.51.51.5累积%34.358.274.689.697.098.5100.0缺陷Set系数错误CFM孔精度镭射偏底Pad平移量偏大对位系统不一致基板变形资料与基板不匹配7060504030201001008060402001151011162317图形形成与产品检测 Graphic formation and Inspection 2023春季国际P
10、CB技术/信息论坛层实际生产中,即使采用DI机也只能使用和钻孔一样的平移+拉伸工具,必须根据基板实际涨缩选择不同工具生产,这导致DI机相对普通曝光机(菲林)的优势未能充分体现出来。目前外层干膜DI机曝光功能工作流程可简化如下:人工选择曝光资料DI机测量标靶孔距离DI机判断匹配性DI机曝光,可参考图3。图3 曝光生产流程图拒曝的直接原因是基板标靶孔距离与资料标靶孔距离的差值超过设定值,考虑图形偏移报废率,设定值不能无限放大,拒曝后的处理方法是重新选择匹配工具,此方式是事先选好资料,在判断匹配性,转变逻辑,设想DI机先测量基板实际涨缩系数,再去选择匹配资料曝光,从流程设计上杜绝了基板涨缩与曝光资料
11、系数不匹配的问题,而且整个流程全部由机器实现,可避免人工失误或违规操作。PE值设置越小,曝光资料与基板的匹配性越好,其无法继续收严的直接原因:图片形式工具内存较大,进而局限了工具数量。设想开发一款软件,只需传一个图片资料至DI机,然后DI机软件根据公式设定文本自动制作资料,减少了资料所耗DI机内存,从而可大大细分分组区间,提高对位精度。2.2 DI机平移+拉伸曝光方式可行性分析 设想中的3个关键步骤,测量标靶孔距离、DI机自动选择匹配工具、DI机自动制作平移+拉伸工具然后完成曝光,关键是如何实现DI机自动选择及制作平移+拉伸工具。2.2.1 DI机自动选择匹配工具通过采用如下方法实现:将某一型
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