浅析多层PCB内层短路工艺因素

一、原材料对内层短路影响：

　　多层PCB材料尺寸的稳定性是影响内层定位精度的主要因素。基材与铜箔的热膨胀系数对多层PCB的内层影响也必须有所考虑。从所采用的基材的物理特性分析，层压板都含有聚合物，它在一定的温度下主要结构会发生变化，通称为玻璃化转变温度Tg。玻璃化转变温度是大从数聚合物的特有性能，仅次于热膨胀系数，它是层压板最重要的特性。在通常使用的两种材料比较分析，环氧玻璃布层压板与聚酰亚胺的玻璃化转变温度分别为Tg120℃和230℃，在150℃以下的情况，环氧玻璃布层压板的自然热膨胀大约0.01in/in，而聚酰亚胺自然热膨胀只有0.001in/in。

 

　　从有关技术资料获知，层压板在X、Y方向热膨胀系数每增高1℃为12-16ppm/℃之间，而Z方向热膨胀系数是100-200ppm/℃，它的数值比X、Y方向增大一个数量级。但在测试过程中发现当温度超过100℃时层压板及孔体之间的Z轴方向膨胀是不一致的，并且差异变大。电镀通孔要比周围的层压板的自然膨胀率要低。由于层压板热膨胀比孔体快，这就意味着通孔体沿层压板形变方向被拉伸。这个应力条件在通孔体中产生了张力的应力，当温度升高时，该张力应力将继续增高，当应力超过通孔镀层的断裂强度时，镀层将会断裂。同时层压板较高的热膨胀率，使内层导线及焊盘上的应力明显增加，致使导线与焊盘开裂，造成多层PCB内层短路。所以，在制造适用BGA等高密度封装结构对PCB的原材料的技术要求，要特别进行认真的分析，选择基材与铜箔的热膨胀系数基本要达到相匹配。

 

　　二、底片制作和使用误差对内层短路的影响

　　电路图形的制作是通过CAD/CAM系统进行转化而最后生成电路图象转移用的比例为1：1光绘底片。再将此片采用转移方法生成生产用的重氮底片。在转化与生成制板用的底片过程中，就会产生人为和机械的误差。经过一段时间的研制和生产数据统计和分析，往往在以下几个方面容易产生偏差：

　　1、层与层之间在冲制定位孔时，由于视觉的差错，而产生层与层之间偏差。

　　2、光绘底片复制成重氮底片时，人为和设备所造成的偏差。

　　3、底片转移电路图形成像时产生的位移现象，导致成像孔位的偏差。

　　4、底片保存和使用过程，由于温度与湿度的影响导致片基伸长与缩进而造成的底片通孔位置的偏差。

　　5、图形转移过程由于人为视觉差异和定位精度，所造成的孔位偏差。

　　6、片基本身的质量问题造成的偏差。

　　这些是PCB制造过程的综合误差，根据军标和国际标准规定，其综合误差值不应大于导线的宽度。如果超过标准和工艺规定尺寸范围，就会造成多层PCB内层短路。为了确保底片制作质量和使用质量的可靠性，就必须加强过程的监控和管理，使制造BGA结构器件所需的多层PCB，从投料开始对每道工序必须制定正确的、可操作性和有效性的工艺方法和对策。

 

　　三、定位系统的方法精度对内层短路的影响

　　在底片生成、电路图形制作、叠层、层压和钻孔过程，都必须进行定位，至于采用何种形式的定位方法，需要进行认真的研究和分析。这些需要定位的半成品都会因为选择的定位精度的差异，带来一系列的技术问题，稍有不慎就会导致多层PCB内层产生短路现象。究竟选择何种定位方法，应由所选用的定位的精度适用性和有效性而定。多层PCB层间对位工艺方法很多，主要有以下八种：

　　⊙两园孔销钉定位方法。

　　⊙一孔一槽定位方法。

　　⊙三园孔或四园孔定位方法。

　　⊙四槽孔定位方法。

　　⊙MASS LAMINATE定位方法。

　　⊙对位粘贴定位方法。

　　⊙蚀刻后定位方法。

　　⊙X-射线钻定位孔方法。

　　这八种工艺方法而言，就精度和可靠性分析，以四槽孔定位工艺方法适合此种六层PCB的定位加工。当然影响多层PCB的层间定位精度因素很多，此文所论及的光绘底片、层压芯材、上垫板及制造所采用的定位设备、生产工艺设备、工艺环境条件、工艺技术和加工操作过程诸多因素综合的结果。由于定位精度的差异和工艺方法选择上的区别，最容易造成多层PCB内层产生偏移、致使内层产生致使的质量问题-内层短路。