Kontrolle der PCB-Größe: Prävention und Lösungen

Dieser Hinweis erklärt, warum sich die Größe von Leiterplatten während der Verarbeitung ändern kann und wie man dies kontrollieren kann. Von der ersten Innenlagenmusterübertragung auf die PCB-Grundmaterial, Wenn die Leiterplatte mehrere Laminierungszyklen durchläuft und dann auf die äußere Schicht übertragen wird, kann sie sich in X- und Y-Richtung unterschiedlich ausdehnen oder schrumpfen. Durch Überprüfung des vollständigen PCB-Produktionsflussdiagramms können wir die Prozessschritte und Ursachen finden, die zu einer abnormalen Plattenausdehnung oder einer schlechten Größenkonsistenz führen.

1. Hauptursachen für die Ausdehnung und Schrumpfung der Leiterplattengröße

1.1 Materialeingangsstabilität und Konsistenz von Charge zu Charge

Der wichtigste Faktor ist die Größenstabilität des eingehenden Leiterplattenbasismaterials. Achten Sie besonders darauf, wie konsistent das Material zwischen den Laminierungszyklen desselben Lieferanten ist. Selbst wenn jede Charge die Materialspezifikation erfüllt, kann eine schlechte Konsistenz zwischen den einzelnen Chargen zu Problemen führen. Beispielsweise kann eine Probeplatine beim ersten Durchlauf mit einem angemessenen Innenlagenausgleich angepasst werden. Später, wenn in der Produktion eine andere Charge des Basismaterials verwendet wird, kann die endgültige Mustergröße außerhalb der Toleranz liegen.

Es gibt einen weiteren abnormalen Fall. Einige Chargen weisen nach der Laminierung der Außenschicht normale Röntgen- und Außenschicht-Transferverhältnisse auf. Später, vor dem Konturenfräsen, wird jedoch festgestellt, dass die Platte geschrumpft ist. In einem Produktionsfall wiesen einige Chargen nach der Außenschichtübertragung eine starke Schrumpfung auf. Die Breite des Paneels im Vergleich zur Länge der versendeten Einheit schrumpfte im Verhältnis zur Skala für die Übertragung der Außenschicht um bis zu 3,6 mil pro 10 Zoll. Wir haben diese Charge zurückverfolgt. Die Röntgendaten nach der Außenschichtlaminierung und der Außenschichttransferwaage lagen noch innerhalb der Kontrollgrenzen. Derzeit verfügt die Prozesskontrolle nicht über eine zuverlässige Überwachungsmethode, um diese Art der Verschiebung frühzeitig zu erkennen.

1.2 Entwurfsfaktoren für die Panelisierung (Array)

Standardplatten werden in der Regel mit symmetrischen Layouts entworfen. Wenn der Übertragungsmaßstab normal ist, haben symmetrische Layouts keinen großen Einfluss auf die endgültige Mustergröße. Einige Kunden oder Designer verwenden jedoch nicht-symmetrische Plattenlayouts, um die Materialnutzung zu verbessern und die Kosten zu senken. Nicht-symmetrische Layouts können zu deutlichen Unterschieden in der Mustergröße in verschiedenen Bereichen der Platte führen. Während der Bearbeitung kann die Kontrolle der Registrierung bei nicht-symmetrischen Platten schlechter ausfallen. Dies gilt für das Laser-Blind-Via-Bohren, die Belichtung des Außenschichttransfers, die Belichtung der Lötstoppmaske und den Legendendruck. Bei diesen Arbeitsschritten sind nicht-symmetrische Platten schwieriger auszurichten und zu verbessern als symmetrische Platten.

1.3 Erste Übertragungsfaktoren für Innenschichtmuster

Die Übertragung des ersten Innenlagenmusters ist ein wichtiger Schritt für die endgültige Leiterplattengröße. Wenn die Folienskalierung oder der Folienausgleich für die erste Innenlagenübertragung falsch ist, entspricht die Größe des fertigen Leiterplattenmusters möglicherweise nicht den Kundenanforderungen. Eine falsche Skalierung der ersten Lage kann auch zu späteren Problemen führen. So kann es beispielsweise vorkommen, dass Laser-Blind-Vias nicht mit ihren Landing-Pads ausgerichtet sind. Dies kann die Isolierung zwischen den Lagen verringern und sogar Kurzschlüsse verursachen. Es kann auch zu Problemen bei der Registrierung von Durchkontaktierungen oder Blind Vias während der Übertragung von der Außenschicht führen.

2. Gezielte Überwachungs- und Verbesserungsmethoden

Auf der Grundlage der obigen Analyse können wir spezifische Überwachungs- und Verbesserungsmethoden anwenden.

2.1 Überwachung der Größenstabilität des eingehenden Ausgangsmaterials und der Chargenkonsistenz

1. Regelmäßige Tests. Testen Sie regelmäßig die Größenstabilität von Basismaterial verschiedener Lieferanten. Verfolgen Sie die Kett- und Schussdifferenzen (X und Y) zwischen Chargen der gleichen Materialqualität. Analysieren Sie die Testdaten mithilfe einfacher Statistiken. Dies hilft, Lieferanten zu finden, deren Material im Laufe der Zeit stabiler ist.
2. Verwendung der Daten für die Lieferantenauswahl. Stellen Sie die Größenangaben dem SQE (Supplier Quality Engineering) und dem Einkauf zur Verfügung. So erhalten Sie bessere Anhaltspunkte für die Auswahl von Lieferanten.
3. Erkennen Sie starke Verschiebungen. Bei einzelnen schlechten Losen, die nach der Übertragung der Außenschicht eine starke Schrumpfung verursachen, besteht die einzige praktische Erkennungsmöglichkeit heute in der Messung der ersten Produktionspaneele beim Outline-Routing oder in der Inspektion bei der Versandkontrolle. Die letztgenannte Methode erfordert eine strenge Loskontrolle. Bei einer Großserienproduktion mit vielen Losen kann es zu Verwechslungen kommen, was die Erkennung erschwert.

2.2 Verwenden Sie nach Möglichkeit symmetrische Plattenkonstruktionen

1. Gestaltungsregel. Versuchen Sie, symmetrische Plattenkonstruktionen zu verwenden. Symmetrie trägt dazu bei, dass Ausdehnung und Schrumpfung über alle versendeten Einheiten in der Platte gleichmäßig sind.
2. Markieren Sie die Plattenpositionen. Bitten Sie den Kunden, wenn möglich, Prozesskantenmarkierungen wie Ätzmarken oder gedruckten Text zuzulassen, um die Position jeder ausgelieferten Einheit auf der Platte zu markieren. Bei nicht symmetrischen Designs ist diese Markierung hilfreicher. Wenn ein Bauteil in einer Platte später einen Größenausreißer oder einen lokalen Defekt am unteren Pad aufweist, können Sie das fehlerhafte Bauteil identifizieren und vor dem Versand entfernen. So lassen sich Montagefehler und Reklamationen vermeiden.

2.3 Erstellen Sie ein Pilotbrett, um den Transfermaßstab festzulegen und zu validieren

1. Fertigen Sie eine “Skalen-Pilotplatine” an. Fertigen Sie eine erste Pilotplatine an, um die richtige Folienskalierung für den ersten Innenschichttransfer zu bestimmen. Dieser Schritt ist von entscheidender Bedeutung, wenn Sie den Lieferanten des Basismaterials oder der P-Folie wechseln, um Kosten zu senken oder aus anderen Gründen.
2. Gehen Sie vorsichtig mit unkontrollierten Platten um. Wenn Sie Platten finden, die außer Kontrolle geraten sind, prüfen Sie, ob die Durchgangslöcher der Einheit vom Nachbohren stammen. Bei Platten, die einem routinemäßigen Bohrfluss folgen, können Sie sie für den Außenschichttransfer freigeben und die Skalierung der Folie nach Bedarf anpassen. Bei Platten mit sekundären Bohrungen sollten Sie die anormalen Platten jedoch mit besonderer Vorsicht behandeln. Sie müssen sicherstellen, dass die Abmessungen des fertigen Musters und der Abstand zwischen dem Ziel und dem Durchgangsloch (sekundär gebohrt) den Spezifikationen entsprechen. Führen Sie Buch: Sammeln Sie die Daten zur Skalierung der ersten Platte für sekundär laminierte Platten, damit Sie eine Referenz haben.

2.4 Prozesskontrolle mit Röntgen-Innenschicht-Registrierungsdaten

1. Verwenden Sie die Röntgenregistrierung. Verwenden Sie nach dem Laminieren Röntgenmessungen von Innenlagenzielen in der Platte, um Registrierungsdaten für die Positionen der gebohrten Durchkontaktierungen zu erhalten. Vergleichen Sie diese gemessenen Innenlagen-Zielnummern mit den akzeptierten Pilotplattendaten. Dieser Vergleich zeigt, ob die Plattengröße eine abnormale Ausdehnung oder Schrumpfung aufweist.
2. Enge Skalierungstoleranz. Theoretische Analysen zeigen, dass die Skalierung hier innerhalb von ±0,025% liegen sollte, um die Größenanforderungen für Standardplatten zu erfüllen. Halten Sie die Toleranz eng, um spätere Probleme bei der Registrierung zu vermeiden.

3. Zusammenfassung und abschließende Beratung

Durch die Analyse der Hauptursachen für die Vergrößerung und Schrumpfung von Leiterplatten können wir praktische Überwachungspunkte und Verbesserungsmethoden finden. Die wichtigsten Maßnahmen sind:

- Testen und verfolgen Sie die Stabilität des eingehenden Materials über alle Chargen hinweg.

- Bevorzugen Sie symmetrische Layouts und fügen Sie Positionsmarken hinzu, wenn das Layout asymmetrisch sein muss.

- Verwenden Sie Pilotplatten, um die Skalierung der ersten Innenschicht festzulegen und die Daten aufzuzeichnen.

- Verwenden Sie die Röntgenregistrierung nach der Laminierung, um Größenverschiebungen frühzeitig zu erkennen.

- Behandeln Sie Platten mit Sekundärbohrungen anders und mit größerer Sorgfalt.

Ich hoffe, dass PCB-Praktiker diese Ideen nützlich finden. Kombinieren Sie diese Methoden mit Ihren eigenen Produktionsbedingungen. Wählen Sie dann die Verbesserungen aus, die zu Ihrer Fabrik und Ihren Produkten passen. Wenn Sie möchten, kann ich Ihnen eine kurze Checkliste oder eine Vorlage für Materialtests und Protokolle für Pilotplatinen vorbereiten, die Sie in der Werkstatt verwenden können.

4. Philifast's Vorteile bei der Kontrolle der Leiterplattengröße und der Prozessstabilität

4.1 Produktions- und Qualitätskontrollkapazitäten

Philifast hat große praktische Vorteile bei der Kontrolle von Leiterplattengrößenänderungen und bei der Lieferung von stabilen, zuverlässigen Leiterplatten. Das Unternehmen ist seit vielen Jahren tätig und verwendet fortschrittliche Produktionslinien und Prüfwerkzeuge. Es verfügt über wichtige Qualitätszertifikate und unterhält ein qualifiziertes Ingenieurteam, das sich um Pilotplatinen, Materialeingangskontrollen und Prozesseinstellungen kümmert. Philifast hat mehrere SMT Röntgen-, AOI- und SPI-Inspektion sowie eine vollständige PCBA Dies alles trägt dazu bei, Größen- und Registrierungsprobleme frühzeitig zu erkennen und zu vermeiden.

4.2 Prozesssteuerungsmaßnahmen und Dienstleistungsintegration

Philifast führt strenge Wareneingangskontrollen durch, zeichnet die Skalierungsdaten der Pilotplatten auf und verwendet eine Röntgenregistrierung, um die Ziele der Innenschichten nach der Laminierung zu überwachen. Diese Schritte verringern das Risiko eines späteren Schrumpfens oder Ausdehnens und machen es einfacher, fehlerhafte Einheiten in einer Platte vor dem Versand zu finden. Philifast bietet auch PCB- und PCBA-Dienstleistungen aus einer Hand an, vom Prototyp bis zur Massenproduktion, so dass dass das gleiche Team, das das Leiterplattenmuster erstellt, es durch die Montage und Prüfung begleiten kann, um einheitliche Ergebnisse zu erzielen.