浅谈多层板涨缩控制
多层板的品质影响及对策
一些生产多层板的企业在制定报废目标时都会把多层板报废的目标订得比双面板高一些。
其实，多层板在外层制作时仍是一个双面板，只是从工程设计到制作过程中需要有一些不同的要求，在细节上下足功夫，做好控制计划。
一样就能达到好的品质，报废也可以控制好。
以下就抛砖引玉地总结一些多层板的品质影响及对策：
各工厂的条件和情况不一样，公司的工艺部门要做实验摸清各工序设备和制程的能力，制作一份详细的《工序能力一般指引》。
工程工具制作工程师要很清楚工序能力，结合《工程工具制作规范》和《客户技术规范要求》写出详细的制作指示，由生产和工程师跟进制作首件（First Article）确认后再量产。
工艺、生产和品保部门还要运用流程分析法和QC手法对产生的不良进行分析，找出对策在量产的过程中持续改善。
pcb制造过程中基材涨缩之形成机理及其控制
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PCB生产涨缩管控
内容
涨缩制程管控方法 涨缩异常处理
2
1.尺寸涨缩概述
什么是尺寸涨缩?
尺寸涨缩通常就是指PCB制作流程中,其基材吸湿而澎涨,脱湿而收 缩之尺寸变化的过程.愈高温愈易吸湿,因而愈高温高湿时,尺寸变化更 大.
尺寸涨缩对PCB的影响?
尺寸涨缩对各制程的作业有很大的影响,它将影响到钻孔与内层的
对准度,外层和防焊,文字的对准度,以及成品的尺寸公差.
富士DX L2 富士DX L3 富士DX L4 富士DX L5 富士DY L2 富士DY L3 富士DY L4 富士DY L5
2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0
發放值 4小時變化 8小時變化 16小時變化 16小時總變化
结果:
E162C6014DD内层底片:上机后十六小时与上机前对比DX最大变化缩1.5mil,DY最
玻 尺安測試值 TG點 布 經向(Warp) 緯向(Fill)
D F G G 138.14 138.14 136.12 136.23 136.12 137.6 135.23 137.91 136.23 138.9 138.9 138.9 138.1 138.1 138.1 138.1 138.1 -0.0087% -0.0011% -0.0439% -0.0439% -0.0206% -0.0152% -0.0396% -0.0055% -0.0396% -0.0050% -0.0013% -0.0114% -0.0069% -0.0026% -0.0103% -0.0026% -0.0035% -0.0079% -0.0121% -0.0449% -0.0449% -0.0165% -0.0033% -0.0440% -0.0058% -0.0440% -0.0090% -0.0181% -0.0039% -0.0142% -0.0070% -0.0095% -0.0070% -0.0111%
浅谈PCB层压涨缩规律
浅谈PCB层压涨缩规律任小浪;陈蓓;曾志军【摘要】随着电子行业的发展,PCB设计越来越向高层、密集型线路、小间距BGA发展,这就对PCB生产厂家则提出了高对位精度的要求.通常影响PCB对位精度最大的因素即为涨缩,因而如何分析、控制PCB层压的涨缩则变得异常关键.文章即在此背景下,通过建立数理模型,将PCB层压后涨缩转变成易于实验设计、数据分析的数理量值,此外也结合实验数据分析出了一些新的涨缩规律,这为从事PCB涨缩控制研究的技术人员提供指导.【期刊名称】《印制电路信息》【年(卷),期】2015(023)012【总页数】5页(P24-28)【关键词】涨缩;涨缩矢量;非线性;微元化【作者】任小浪;陈蓓;曾志军【作者单位】广州兴森快捷电路科技有限公司,广东广州 510663;广州兴森快捷电路科技有限公司,广东广州 510663;广州兴森快捷电路科技有限公司,广东广州510663【正文语种】中文【中图分类】TN41在印制电路板的生产制造过程中，层压是其中最为重要和关键的工序之一，涨缩问题又是层压工序最为重要的制程能力指标，因此，当印制电路板朝着高层高密度、小间距BGA发展时，如何控制好层压的涨缩进而提升对位精度能力就变得非常关键。
例如，IC测试板、高多层背板、大尺寸背板、高阶HDI板等等高端PCB产品对层间对位精度要求均较高。
本文即在此技术发展需求下，通过严密的数理分析，将位移、涨缩、角度偏差等层压涨缩指标定义为可运算的微分或积分形式，然后再通过一些变型处理解释常见的工艺现象，同时结合涨缩补偿原理提出了一些新的规律；以上这些表征和分析皆在于为掌握PCB层压规律，然后制定措施加以改善的技术研发人员提供理论指导。
2.1 定义通常，对于层压的涨缩问题分为位移、大小、角度三个方面进行描述，为了更好的表征涨缩相关的量化值，选取PCB板的两个点作为建立坐标系的基准（图1），一点选左下角为原点，另一点选作为+X方向的基准点，然后过原点做垂直线当作Y方向，其次是PCB板中任意一点P（x，y）在经过层压后变为Pˊ （xˊ，yˊ）点，那么其层压涨缩向量即为ppˊ。
制程涨缩管控制度
制程涨缩管控制度制程涨缩管控制度一、目的:有效的管控板材涨缩变化，降低因板料涨缩变化造成的内短、层偏、菲林偏位等品质不良，同时减少菲林、钻带更改次数，方便锣板，满足客户要求。
二、适用范围:2.1 所有普通多层板；2.2 所有HDI板（包括次外层）。
三、各工序管控措施：1、开料1.1、开料要区分板料的经纬方向，对于同型号中有两种方向的板件，在开好料后做好经纬方向的标识转序；1.2、开料后板厚≤0.8mm要烤板，烤板参数为板料TG值（非高TG材料一般设定150℃）±5℃温度下烤板4～6小时；例如：(1).查MI或LOR卡上注明了板厚（0.3mm）、TG值(150℃)(2).双手戴棉手套持板将板子整齐平放在烤箱台面上，移动支架时需注意滑板，PC板上下面需用牛皮纸隔开。
(3).每叠板高度25PNL以下, 设定150℃温度烤板4小时。
1.3、同一批板原则上使用同一家供应商的板料，如有不同供应商的板料，需要进行相应的标识区分后才能转序。
2、内层率：1次/班，并做好校正记录，打靶时板面温度需冷却至室温，具体操作由QA监控；3.3.1、压合打靶时，所有普通多层板及HDI板次外层、HDI板外层，打靶方式选择抓靶孔中心打孔，即中心打靶方式作业。
3.4、层偏控制：首件及制程抽检由QA拿板拍X-RAY，同心圆偏差不能超过设计间距1/2（按1/2 OZ底铜算蚀刻后的板约增加线路的补偿0.8-1mil间距），即同心圆偏差不超过1.5 mil,作好相关记录；3.5 压机选择3.5.1、所有板油压与电压区分标识（与涨缩区间划分凹槽位置无冲突，均在近板角位置）3.5.2、对于生产≤1000PNLS的料号，只能采取一种方式压板；对于生产≤200PNLS的料号，只能采取一台压机压板；3.6 涨缩系数的由来及调整：3.6.1、由于压板后都有一定程度的涨缩，同时又要满足客户原装资料及后续贴片要求（即与客户资料1 ：1）,故工艺部对按以下方式内层补偿值之设定：3.6.1.1、芯板按其不同板厚作补偿；3.6.1.2、经向与纬向的补偿值应有所区分；3.6.1.3、芯板不同残铜量记录为后续补偿基准；3.6.1.4、不同压板结构补偿值应有所区分；3.6.1.5、TG值的不同补偿值也需调整；3.6.1.6、不同板材供应商、不同结构及经纬方向由供应商提出补偿参考值；每批料投产前先测试之实际补偿值并记录，通过一段时间生产板的涨缩数据收集，对内层系数内层补偿估计，总结出一套补偿系数（即板到外层钻带按1 ：1资料做出）给到工程部；3.6.2、工艺系数组根据FA试板的情况收集整理相关信息建立补偿系数表并根据实际情况修订，每月对压合工序压合靶距数据记录、有所改料号的异常钻孔板进行整理，通过测量值与理论值对比，提供给工程最优化的补偿更新系数；3.6.3、工艺系数组对于直接批量生产或返单的料号，在过程出现的异常情况建立优化流程：3.7不合格品的判断与处理：压合完成后生产在测量钻靶孔时，发现不合格，由生产部反馈给QA，QA复测后，由QA以《异常反馈单》形式提交工程、工艺会签，工程部根据此板参数资料情况判定报废或调整钻带生产，钻带调整由工程CAM负责，QA负责钻带调整后钻孔首板的判定。
FPC材料涨缩的控制方法
FPC(Flexible Printed Circuit)指软性线路板，又称柔性印刷电路板,挠性线路板或者软板。
这种线路板具有配线密度高、重量轻、厚度薄的等优点。
广泛应用于手机、笔记本电脑、PDA、数码摄录相机、LCM等很多产品。
近年，PCB制造工艺快速发展，产业对FPC 提出了更高要求，精密PITCH是未来FPC的主要突破方向。
尺寸的稳定性、精致也引发了FPC成本的上升，如何控制好这两者的矛盾，在生产过程中对FPC材料涨缩控制成为主要的突破口。
下面我们就如何控制、控制的要点向大家作简要说明。
一、设计方面1. 线路方面：因FPC在ACF压接时会因温度和压力而产生膨胀，所以在最初设计线路时需考虑压接手指的扩展率，进行预先补偿处理；2. 排版方面：设计产品尽量平均对称分布在整个排版中，每两PCS产品之间最小间隔保持2MM以上，无铜部分及过孔密集部分尽量错开，这两个部分都是在后续制造过程中造成受材料涨缩影响的两个重要方面。
3. 选材方面：覆盖膜的胶不可薄于铜箔厚度太多，以免压合时胶填充不足导致产品变形，胶的厚度及是否分布均匀，是FPC材料涨缩的罪魁祸首。
4. 工艺设计方面：覆盖膜尽量覆盖所有铜箔部分，不建议条贴覆盖膜，避免压制时受力不均，5MIL以上的PI补强贴合面胶不宜过大，如无法避免则需将覆盖膜压合烘烤完成后再进行PI补强的贴合压制。
二、材料储存方面相信材料储存的重要性不用我多说，需严格按照材料供应商提供的条件存放，该冷藏的就冷藏，不可马虎。
三、制造方面1. 钻孔：钻孔前最好加烘烤，减少因基材内水份高含量造成后续加工时基板的涨缩加大。
2. 电镀中：应以短边夹板制作，可以减少摆动所产生的水应力造成变形，电镀时摆动能减小的尽量减小摆动的幅度，夹板的多少也有一定的关系，不对称的夹板数量，可用其他边料来辅助；电镀时，带电下槽，避免突然高电流对板的冲击，以免对板电镀造成不良影响。
3. 压制：传统压合机要比快压机涨缩小些，传统压机是恒温固化，快压机是热固化，所以传统压机控制胶的变化要稳定此，当然层压的排板也是相当重要的部分。
PCB生产涨缩管控
發放值
结果:
4小時變化
8小時變化
16小時變化
16小時總變化
E162C6014DD内层底片:上机后十六小时与上机前对比DX最大变化缩1.5mil,DY最
学习改大变命变运化,知 缩1.8mil.
识创造未来
PCB生产涨缩管控
3.尺寸涨缩管制方法
压合后进行尺寸涨缩量测,记录厂牌、板厚、PP、叠构等进行模组分
二钻前尺 寸变化
上PIN
Run Out 值检测
曝光机內部温 度湿度变化
孔位檢查
底片上机前 后变化
底片单张差异 底片每套间差异 底片使用次数
后烤前后变 化
PCB生产涨缩管控
3.尺寸涨缩管制方法
IQC进料对基板的玻布厂牌、进料尺寸安定性状况进行记录.
学习改变命运,知 识创造未来
PCB生产涨缩管控
3.尺寸涨缩管制方法
压膜前 后差异
曝光机內部温 湿度变化
学习改变命运,知 识创造未来
底片上机前 后变化
底片单张差异 底片每套间差异 底片使用次数
防焊
文字
二钻
无尘室温湿 度管控
印刷前尺 寸变化
温度22±2℃,湿度 55±5％
防焊前处理 前后差异
印刷对准 度
防焊预烤前 后差异
制版底片涨缩 网版张力 网版涨缩 网版使用次数
后烤后尺寸 变化
09年04月~09年09月异常总表分析模块(四层板)
厂版
基板
pp组合
偏涨(件)
偏缩(件)
宏仁
1.3
1080
16
3
宏仁
1.2
1080/2116
11
1
南亚
1
7628*2
PCB生产涨缩管控
宏仁 0.08mm 1/1oz 09月02日 09月04日 9902N1C1U G 136.12 -0.0439% -0.0449% 9902N1A3D-G
宏仁 0.08mm 1/1oz 09月02日 09月04日 9902N1C1D G 136.23 -0.0439% -0.0449% 9902N1C1D-G
课程纲要
序号
内容
1 尺寸涨缩概述
2 涨缩流程分解
3 涨缩制程管控方法
4 涨缩异常处理
1
2021/9/17
1.尺寸涨缩概述
什么是尺寸涨缩?
尺寸涨缩通常就是指PCB制作流程中,其基材吸湿而澎涨,脱湿而收 缩之尺寸变化的过程.愈高温愈易吸湿,因而愈高温高湿时,尺寸变化更 大.
尺寸涨缩对PCB的影响?
尺寸涨缩对各制程的作业有很大的影响,它将影响到钻孔与内层的 对准度,外层和防焊,文字的对准度,以及成品的尺寸公差.
富士DX L4
富士DX L5
富士DY L2
富士DY L3
富士DY L4
富士DY L5
發放值
4小時變化
8小時變化
16小時變化
16小時總變化
E162C6014DD内层底片:上机后十六小时与上机前对比DX最大变化缩1.5mil,DY最
大2变021化/9缩/171.8mil.
18
3.尺寸涨缩管制方法
压合后进行尺寸涨缩量测,记录厂牌、板厚、PP、叠构等进行模组分
湿度的影响 : 在相对温度下,菲林的尺寸随着湿度的上升而涨大,相对湿度的降低而 缩小,湿涨变形系数在10ppm/%RH右,也就是说当湿度度发生 1℃的变化 时,50cm长的菲林会发生5um的变化（或20寸中的0.20mil）.
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一、前言
随着 PCB 行业日新月异的发展，我国多层板生产量呈稳步增长，其生产产值已远远超过双面板 及其他类型板，占生产总值的首位。呈多层化、轻薄化及 HDI 方面发展。下图为 2008 年 3 月份 CPCA 进行的市场推测图表：
但多层板压合后涨缩、层间偏位，由此造成的内开、内短、尺寸超差等问题却一直困扰着业界。 虽然各厂家均有一定的内层补偿系数来维护多层板的尺寸稳定，但对于尺寸失真的真正原因，业界 的分析可谓少之又少。笔者一直从事多层板的生产制作于工艺维护，在多层涨缩问题上进行较长时 间的研究，总结出如下经验，仅供业界参考使用；
类
基 材 压 板 参 供应商生产基材压力不同
数
开料方式
横/直纹(Fill 与 Warp 方向)，切板纹路变形
开料局炉
消除内应力，消除过度吸湿(尤其高 Tg 料)
磨板 工艺流程 菲 林
多次磨板或磨痕过大，基材受压产生弹性变形 菲林受温度，湿度变形。曝光时菲林与板不整齐
排板
板材与纤维的横/直纹(Fill 与 Warp 方向)，钢盘上的叠放方式
普通的低层数板，一般客户要求焊盘直径与孔直经之差大于 11mil，基材及图形在排板结构
上非常对称。在尺寸相对较小(10-16")和情况下，补偿系数影响较小，一般不会出现崩孔坏点，
对这类型的线路板可不考虑补偿系数或没有严格控制补偿系数；但月产量上百万平方英尺的大
型工厂，为了追求板材高利用率和高生产效率，往往采用大面积拼图生产(16-24")。在生产时
供应商
联茂 KB\合正
KB\合正 台光,台光 台光,台光
国际 KB
KB 台光 生益 台光 生益 生益 联茂 宏仁
生益
KB 联茂 生益
横料 （Y） 0.25 0.25 0.15 0.25 0.25 0.3 0.2 0.1 0.15 0.1 0.2 0.2 0.1 0.2 0.05 0.2 0.15 0.05 0.15 0.2 0.3 0.3 0.2 0.25 0.15 0.05 -0.05 0.1 0.05 0.1 0.05 0.05 0.15 0.2 0.1
0.1 0.15 0.15 0.1 0.15 0.1
0.1
0.25 0.05 0.05 0.25
0 0.25 0.1 0.3 0.3 0.1 0.15 0.25 0.05 0.25 0.1
0.15 0.15 0.2 0.15 0.15 0.15 0.2 0.05 0.1 0.15 0.05 0.15 0.1 0.3 0.2
3、菲林变形控制：
所有线路板厂对内层环境的温度，湿度控制进行大量投资，对菲林变形方面有足够的改善，
但本人在跟踪生产菲林变形类型时发现，生产过的旧菲林在放置两星期后再生产时，即使在曝
光前测量菲林无变形，但生产 5-10 块后出现持发性变形，造成后继生产批量性的超差，工序上
有二次元测量机条件下，象这样情况需生产 20 块后用二次员再测量一次菲林。目前已有无收缩
浅谈多层板涨缩控制
深圳市爱升精密电路科技有限公司 袁斌
assunny 2008.10.19
袁斌
assunny
2008.10.19
袁斌
作者简介：袁斌：2000 年至今一直从事 PCB 干流程、机加工制程方面 研究，在线路、阻焊、层压及机加工方面有着丰富的经验及独特的见解。 现任深圳市爱升精密电路科技有限公司 工艺部主管 Tel：0755-27335951-1028 Fax：0755-27335779 E-mail：yuanbin16888@
F88F F88F F88F
6（）6 73（）37 5（）5（）5 33（）5（）33 35()53 77（）77 57（）75 7（）77()7 77()77 7(16)7()7(16)7
5()5 6()6 75()57 67（）76 57()75 7()7 353()353 7()7 73（）37 （4）5（24）5（4） 355()553 5()5 37（）737（）73 33（）33 5()5()5 37（）73 6()6 7（）7 77（）77 373()373 77（）77 7（）7 6()6 377()773 373()373 777()777 5（）5（）5 7()7 37（）73 377（）773 3/3()3()3/3 3()55()3 3()5()3 35()5()53 5()5()5 8()8 35()53 77()77 7()7 5()3()5 773（）337 575（）575 7（）7()7 33（）44（）33 33（）33（）33 7（）7 77（）77 5（）7（）5 7（）7 373()373 7（）7
若不考虑加补偿系数钻孔后将会出现崩孔，例如按 10mil 厚基材的补偿系数 Fill=0.30mil/in，
Warp=0.45mil/in 计算，线路板总长度偏差有 5mil-12mil。
影响补偿系数准确性的因素及原因：
工序
因素
原因
排板结构
排板结构(纤维数，总厚度)。正常结构与假层结构。
MI 各层线构
的玻璃菲林引进，但在价格上，送货时间及线路板所用 ORC 曝光机的构造等原因未能迅速推广。
控制菲林的标准：
菲林的尺寸在恒温恒湿的环境也存在变化，因此菲林变形到什么程度可继续生产，就需一个控
制标准。其准确性可以既能控制线路板不会出现超差。又能节约物料。根据本人长期跟踪试验，
菲林的控制标准为±2mil 最适合，超出控制范围的变形菲林则不能生产，因为从实际生产中可
拼图中的单元数及单元内的线构(G/G.G/S.S/S)
补偿方式
中心补偿，左下角补偿，单元补偿
环 氧 树 脂 分 各供应商的树脂成分不同：高 Tg 料；Getek 料，Rogers 料，
子结构
BT 料
介 质 厚 度 及 不同的板厚与铜厚混合内应力不同
供应商
铜箔厚度 纤 维 布 的 种 不同的厚度所用的纤维布种类不同：1080.2116.7628
压板
压板参数(温度，压力)
说明板材收缩的大小由上述因素互相混合的结果，当其中一种因素改变后，板材收缩系数
都会变化
菲林补偿系数指示一览表
注：厚度规格单位 mil，且不含铜
补偿单位：mil/in
铜箔：H 代表 1/2OZ ，F 代表 1OZ，T 代表 2OZ，S 代表 3OZ。O 代表 4OZ
PP：2 代表 106，3 代表 1080，4 代表 2113 或 3313，5 代表 2116，
F7777F F7777F F7777F F7777F F7777F F7777F F7777F F7777F F7777F F7777F F7777F F7777F T7777T F7777F F7777F F7777F S7777S F7777F F7777F F777F S777S F777F F777F F777F F777F F777F F777F F777F F777F S777S F777F F777F F777F F777F S777S F777F F777F F777F F777F F777F F777F F777F F777F F777F F777F T77T F777F F777F F777F F777F T757T T757T F757 F757 F757 F757 F88F F88F
直料（Y） 直料（X）
0.1
0.2
0.1 0.25 0.05
0.1
0.15 0.05 0.15
0.25
0.2 0.05 0.1
0.3 0.25
0.1 0.2 0.25 0.15
0.15 0.05 0.05 0.1
0.15
0
0.2
0.1
0.15 0.1 0.1 0.25 0.2
知：用超出±2mil 的变形菲林生产出的线路板会出现±3mil-±8mil 的超差范围。
三、菲林的补偿
综上所述，多层板在内层生产及压合过程中，不可避免的会造成涨缩现象，工艺方面和菲林
管控方面的问题各 PCB 厂家均有一套不同的方案进行控制，但板料本身的涨缩则只有通过内层
线路菲林时的补偿方可达到压合后与 CAM 设计一致的目的。
0.2 0.25
0.25 0.25 0.15 0.15 0.1
0 0
0.25 0.15
0.2
0.05 0.25
0.1
0.1
0
0.1
0.2
17 1/1 16 H/H 16 1/1 16 1/1 16 1/1 16 1/1 16 1/1 16 1/1 16 1/1 15 1/1 15 1/1 15 1/1 15 1/1 15 1/1 15 1/1 15 1/1 15 1/1 15 1/1 15 1/1 15 1/1 15 1/1 15 1/1 15 1/1 15 1/1 15 1/1 15 H/H 15 1/1 15 1/1 14.5 1/1 14 3/3 14 1/1 14 1/1 14 1/1 14 H/H 14 1/1 14 1/1 14 1/1 14 1/1 14 1/1 14 1/1 14 1/1 14 H/H 14 1/1 14 1/1 13.5 1/1 13 H/H 13 H/H 13 H/H 13 1/1 13 1/1 13 1/1 13 1/1 13 1/1 12 1/1 12 1/1 12 1/1 12 1/1 12 H/H 12 H/H 12 1/1 12 1/1 12 1/1 12 1/1 12 1/1 12 1/1 12 H/H 12 H/H 12 H/H 11.5 3/3 11 2/2
0.15 0.05 0.05 0.15 0.4 0.3
0.15
横料 （X） 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.15 0.05 0.2 0.05 0.15 0.1 0.1 0.05