李波ICD浅析研究.docx
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李波ICD浅析研究
制作工程部
日期:
10-08-2010
题:
改善ISOLAFR370HR板料IP分离缺陷DOE实验
惠亚集团-广州李波
一.目的:
本厂PTH工序在生产ISOLAFR370HR板料的板时,板电后的切片经常发现IP分离缺陷,严重影响生产品质;本DOE实验通过评估几个可能影响到IP分离缺陷的因素及几种可能会改善IP分离缺陷的生产流程,寻求生产此板料板的最佳流程,改善本厂生产FR370板料板是出现的IP分离缺陷。
二.DOE计划:
评估以下项目对IP分离缺陷的影响:
(1)、同一只钻嘴连续钻孔时不同钻孔孔数对IP分离缺陷的影响;
(2)、压板后钻孔前烘板及不烘板;(3)、PTH前各种特殊处理方法;
具体实验计划如下:
实验编号
钻孔前条件
钻孔条件
PTH条件
实验板数量
实验板编号
1
钻孔前烘板(175℃,2hr),板编号1#、2#、3#
1、2块一叠,按照ISOLA370HR板料正常钻孔参数做板,要求能区分每一叠板各块板所处的位置;
2、每只钻嘴要钻完3000个孔再更换
Desmear前做PLASMA
2PCS(底板面板各1PC)
1-1,2-1,3-1
2
Desmear前过一次水平微蚀+超声波高压水洗
2PCS(底板面板各1PC)
1-2,2-2,3-2
3
Desmear后过一次水平微蚀+超声波高压水洗
2PCS(底板面板各1PC)
1-3,2-3,3-3
4
去HZ厂做PTH
2PCS(底板面板各1PC)
1-4,2-4,3-4
5
钻孔前不烘板,板编号:
4#、5#、6#
Desmear前做PLASMA
2PCS(底板面板各1PC)
5-1,6-1,4-1
6
Desmear前过一次水平微蚀+超声波高压水洗
2PCS(底板面板各1PC)
5-2,6-2,4-2
7
Desmear后过一次水平微蚀+超声波高压水洗
2PCS(底板面板各1PC)
5-3,6-3,4-3
8
去HZ厂做PTH
2PCS(底板面板各1PC)
5-4,6-4,4-4
备注:
(1)1#、2#板为一叠:
1#面板,2#底板;
(2)3#、4#板为一叠:
3#面板,4#底板;
(3)5#、6#板为一叠:
5#面板,6#底板;
三、实验板资料
1、实验板图形及外围尺寸
2、实验板设计要求:
(1)、实验板设计层数为6层,要求压板后厚度控制在70~80mil;板料要求为ISOLAFR370HR,内、外层均使用1OZ铜箔;
(2)、每个WORKINGPANEL尺寸为21”*24”,共有4个PC,上图的虚线为各个PC的分界线;
(3)、此板均为孔,没有线路设计;内、外层设计孔RING大小均为30mil,每个孔中心距离为60mil,所有孔均使用14mil钻嘴;
(4)、每个WORKINGPANEL有9个类似BGA位的大矩阵图形设计,每个大矩阵的设计孔数为3000个,大矩阵钻孔排布为50x60(具体如上图所示);
(5)、每个大矩阵分为10个小矩阵,划分要求:
孔数为60个的边分为2个部分,孔数为50个的边分为5个部分,每个小矩阵设计孔数量为300个,每个小矩阵之间的间距为0.5”。
3、排版结构
Material:
370HR
Copperfoil:
1ozTHE
Prepreg:
211657%,x9
Core:
12mil1/1oz
overthickness:
70-80mil
panelsize:
20.2”X24.2”
四.板料数量及要求:
试板数量:
6Pnls
板料:
ISOLAFR370HR
板料尺寸及P片的规格、按照上述的实验板layup发放。
五、测试项目
按照DOE实验条件做完板电后,对每个条件的板在钻嘴钻到第500个、第1000个、第1500个孔、第2000个孔、第2500个孔、第3000个孔的附近各取样片做切片分析,切片微蚀后看IP分离情况,统计IP分离的点数,并计算IP分离占该条件总IP点数的百分比;(备注:
此板为6层板,按照钻嘴钻孔孔数取的样片,每一个样片的孔数为10个,则每个样片的IP点数为4*2*10=80个,每个切片有6个样片,所以每个切片总的IP点数为480个)。
六、实验计划进度
序号
项目
计划进度
1Week(Feb16,09~Feb22,09)
3Weeks(Feb23,09~Mar15~09)
1Week(Mar16,09~Mar22,09)
1
设计实验板
2
DOE测试
3
附加测试及总结报告
七、实验结果
1、实验结果原始记录:
序号
实验板编号
钻孔之前处理
钻孔条件
钻孔时板所处的位置
PTH流程
数量
结果
图片
出现IP分离的孔钻嘴的钻孔次数
出现IP分离的点数
IP分离点数占样片总IP点数的比例
1
1—1
烘板(175℃,2hr)
1、2块一叠,按照ISOLAFR370板料正常钻孔参数钻孔,区分每一叠板的底板和面板;2、每只钻嘴钻完3000个孔再更换;
面板
Plasma→Desmear→PTH
1pc
无IP分离
/
2
1—2
HY厂正常Desmear→PTH
1pc
无IP分离
/
3
1—3
Desmear→水平微蚀+超声波高压水洗→PTH
1pc
无IP分离
/
4
1—4
HZ厂Desmear+PTH
1pc
无IP分离
/
5
2—1
底板
Plasma→Desmear→PTH
1pc
无IP分离
/
6
2—2
HY正常Desmear→PTH
1pc
无IP分离
/
7
2—3
Desmear→水平微蚀+超声波高压水洗→PTH
1pc
无IP分离
/
8
2—4
HZ厂Desmear+PTH
1pc
第1500个
9
1.88%
9
3—1
面板
Plasma→Desmear→PTH
1pc
第500个
3
0.63%
第1500个
1
0.21%
第2000个
1
0.21%
第2500个
1
0.21%
10
3—2
HY厂正常Desmear→PTH
1pc
无IP分离
/
11
3—3
Desmear→水平微蚀+超声波高压水洗→PTH
1pc
无IP分离
/
12
3—4
水平微蚀→超声波高压水洗→Desmear→PTH
1pc
无IP分离
/
13
4—1
不烘板
底板
Plasma→Desmear→PTH
1pc
第500个
3
0.63%
第1500个
2
0.42%
第3000个
3
0.63%
14
4—2
HY正常Desmear→PTH
1pc
第1000个
2
0.42%
第1500个
2
0.42%
第2000个
2
0.42%
第2500个
2
0.42%
15
4—3
Desmear→水平微蚀+超声波高压水洗→PTH
1pc
无IP分离
/
16
4—4
水平微蚀→超声波高压水洗→Desmear→PTH
1pc
无IP分离
/
17
5—1
面板
Plasma→Desmear→PTH
1pc
无IP分离
/
18
5—2
HY正常Desmear→PTH
1pc
第500个
1
0.21%
第1000个
1
0.21%
第2500个
4
0.83%
19
5—3
Desmear→水平微蚀+超声波高压水洗→PTH
1pc
无IP分离
/
20
5—4
HZ厂Desmear+PTH
1pc
第1500个
1
0.21%
21
6—1
底板
Plasma→Desmear→PTH
1pc
无IP分离
/
22
6—2
HY正常Desmear→PTH
1pc
2500个
3
0.63%
第3000个
2
0.42%
23
6—3
Desmear→水平微蚀+超声波高压水洗→PTH
1pc
无IP分离
/
24
6—4
HZ厂Desmear+PTH
1pc
第2000个
2
0.21%
第2500个
1
0.21%
第3000个
1
0.21%
2、实验结果汇总
PTH基本流程
钻孔前是否烘板
数量(PC)
IP分离点数占切片总IP点数比例
第500个孔
第1000个孔
第1500个孔
第2000个孔
第2500个孔
第3000个孔
Plasma→Desmear→PTH
烘板
2
0.63%
0
0.21%
0.21%
0.21%
0
不烘板
3
0.63%
0
0.42%
0
0
0.63%
HY正常Desmear→PTH
烘板
3
0
0
0
0
0
0
不烘板
2
0.11%
0.11%
0
0
0.73%
0.21%
Desmear→水平微蚀+超声波高压水洗→PTH
烘板
3
0
0
0
0
0
0
不烘板
3
0
0
0
0
0
0
水平微蚀+超声波高压水洗→Desmear→PTH
烘板
1
0
0
0
0
0
0
不烘板
1
0
0
0
0
0
0
HZ厂Desmear+PTH
烘板
1
0
0
0.94%
0
0
0
不烘板
1
0
0
0.11%
0.11%
0.11%
0.21%
八、结果分析及初步结论
(一)、钻孔前烘板和钻孔前不烘板的比较:
1、钻孔前烘板,只有3-1条件(Plasma→Desmear→PTH)出现6个IP分离点;
2、钻孔前不烘板,有以下条件出现IP分离情况:
(1)、4-1条件(Plasma→Desmear→PTH)出现8个IP分离点;
(2)、4-2条件(HY厂正常Desmear+PTH),出现8个IP分离点;
(3)、5-2条件(HY厂正常Desmear+PTH),出现6个IP分离点;
(4)、5-4条件(HZ厂Desmear+PTH),出现1个IP分离点;
(5)、6-2条件(HY厂正常Desmear+PTH),出现5个IP分离点;
(6)、6-4条件(HZ厂Desmear+PTH),出现4个IP分离点;
3、结论:
钻孔前烘板共有6个IP分离点,钻孔前不烘板共出现32个IP分离点;
钻孔前烘板对改善IP分离有明显帮助。
(二)、底板和面板的比较:
1、面板:
钻孔前烘板,2块面板有3-1条件(Plasma→Desmear→PTH)出现6个IP分离点;
钻孔前不烘板,1块面板有以下两个条件出现IP分离:
(1)、5-2条件(HY厂正常Desmear+PTH),出现6个IP分离点;
(2)、5-4条件(HZ厂Desmear+PTH),出现1个IP分离点;
2、底板:
钻孔前烘板,1块底板没发现IP分离缺陷;
钻孔前不烘板,2块底板有以下几个条件出现IP分离缺陷:
(1)、4-1条件(Plasma→Desmear→PTH)出现8个IP分离点;
(2)、4-2条件(HY厂正常Desmear+PTH),出现8个IP分离点;
(3)、6-2条件(HY厂正常Desmear+PTH),出现5个IP分离点;
(4)、6-4条件(HZ厂Desmear+PTH),出现4个IP分离点;
3、结论:
面板3块总共出现13个IP分离点,底板3块总共出现25个IP分离点,可以得出初步结论:
面板出现IP分离的比例比底板低。
(三)、不同钻嘴钻孔次数的结果对比:
钻嘴钻到第500个孔附近的切片有7个IP分离点;
钻嘴钻到第1000个孔附近的切片有3个IP分离点;
钻嘴钻到第1500个孔附近的切片有6个IP分离点
钻嘴钻到第2000个孔附近的切片有4个IP分离点
钻嘴钻到第2500个孔附近的切片有11个IP分离点
钻嘴钻到第3000个孔附近的切片有6个IP分离点
结论:
从实验结果看不出不同钻嘴钻孔次数对IP分离缺陷影响的规律。
(四)、不同PTH流程的比较
1、不同流程做板结果汇总:
流程1:
Plasma→Desmear→PTH,
钻孔前烘板有6个IP分离点,钻孔前不烘板有8个IP分离点;
流程2:
水平微蚀→高压水超声波→Desmear→PTH,
钻孔前烘板和不烘板,均无IP分离缺陷;
流程3:
Desmear水平微蚀→高压水超声波→PTH
钻孔前烘板和不烘板,均无IP分离缺陷
流程4:
HY厂正常Desmear→PTH,
钻孔前烘板,没有IP分离缺陷;
钻孔前不烘板,有19个IP分离点;
流程5:
HZ厂正常Desmear→PTH
钻孔前烘板,有9个IP分离点;
钻孔前不烘板,有4个IP分离点;
(五)、初步结论:
通过以上分析,可以看出,以下三个流程实验结果较好,切片均未出现IP分离缺陷:
1、钻孔前烘板→正常Desmear→PTH
2、钻孔前烘板/不烘板→水平微蚀→高压水超声波→Desmear→PTH,
3、钻孔前烘板/不烘板→Desmear→水平微蚀→高压水超声波→PTH
九、验证实验及结论
1、通过以上综合分析,可以初步得出做370HR板料的板比较优化的流程是:
流程1:
钻孔前烘板→正常Desmear→PTH
流程2:
钻孔前烘板→水平微蚀→高压水超声波→Desmear→PTH;
流程3:
钻孔前烘板→Desmear→水平微蚀→高压水超声波→PTH;
考虑到实际生产的可操作性,做完Desmear后将板取出过水平微蚀和超声波高压水洗实际操作较麻烦,而且有品质隐患,所以针对批量生产时建议采用流程1或流程2;为验证上述两个流程的可靠性,需要继续做板进行验证。
2、验证实验:
(1)、验证实验1
A、验证流程:
钻孔前烘板→钻孔→喷锡前处理水平微蚀(3.8m/min)→Deburr→正常Desmear+PTH
B、实验板数量:
1#(面板)、6#(底板)各1块
C、实验结果:
切片编号
对应钻嘴钻孔孔数
IP分离点数(个)
切片取样的孔数量(个)
切片总IP点数(个)
IP分离缺陷点数占总IP点数的比例
缺陷图片
1—1
500个
0
50
2400
0.00%
/
1—2
1000个
0
50
2400
0.00%
/
1—3
1500个
0
50
2400
0.00%
/
1—4
2000个
0
50
2400
0.00%
/
1—5
2500个
1
50
2400
0.04%
1—6
3000个
1
50
2400
0.04%
6—1
500个
0
50
2400
0.00%
/
6—2
1000个
0
50
2400
0.00%
/
6—3
1500个
0
50
2400
0.00%
/
6—4
2000个
0
50
2400
0.00%
/
6—5
2500个
0
50
2400
0.00%
/
6—6
3000个
0
50
2400
0.00%
/
(2)、验证实验2
A、验证流程:
钻孔前烘板→钻孔→烘板→Deburr→正常Desmear+PTH
B、实验板数量:
2#(底板)、5#(面板)各1块
C、实验结果:
切片编号
对应钻嘴钻孔孔数
IP分离点数(个)
切片取样的孔数量(个)
切片总IP点数(个)
IP分离缺陷点数占总IP点数的比例
缺陷图片
2—1
500个
9
50
2400
0.38%
2—2
1000个
40
50
2400
1.67%
2—3
1500个
81
50
2400
3.38%
2—4
2000个
122
50
2400
5.08%
2—5
2500个
144
50
2400
6.00%
2—6
3000个
132
50
2400
5.50%
5—1
500个
6
50
2400
0.25%
5—2
1000个
22
50
2400
0.92%
5—3
1500个
52
50
2400
2.17%
5—4
2000个
89
50
2400
3.71%
5—5
2500个
94
50
2400
3.92%
5—6
3000个
157
50
2400
6.54%
3、验证实验结果分析
(1)、验证实验2“钻孔前烘板→钻孔→烘板→Deburr→正常Desmear+PTH”的做板流程就是本厂现在PTH工序生产370HR板料板的流程;从实验结果可以看出,IP分离缺陷的比例随着钻嘴钻孔孔数的增加而增大(从钻嘴钻到第500个孔附近的0.38%比例增大到第3000个孔附近的5.50%的比例);而在钻孔孔数控制在本厂钻房实际生产要求的2000个孔以内时,IP分离缺陷结果统计如下:
面板(2#)IP分离缺陷占切片总IP点数比例为:
252/2400/4=2.63%;
底板(5#)IP分离缺陷占切片总IP点数比例为:
169/2400/4=1.76%
当钻嘴钻孔孔数降低到500个时,IP分离缺陷比例才有明显下降,分别降低到0.38%和0.25%
(2)、验证实验1“钻孔前烘板→钻孔→喷锡前处理水平微蚀(3.8m/min)→Deburr→正常Desmear+PTH ”
此做板流程是新流程,只有面板(1#)在钻嘴钻到第2500个孔和第3000个,各出现1个点的IP分离缺陷;
而当钻嘴钻孔孔数在2000个孔以内时,底板和面板均未发现IP分离缺陷,比例为0%;
验证实验说明,PTH工序采用此流程进行370HR板料板的生产,对370HR板料板的IP分离缺陷的改善有很大帮助。
4、结论
通过验证实验可以得出结论,本厂生产370HR板料板的最优化流程为:
钻孔前烘板→钻孔→喷锡前处理水平微蚀(3.8m/min)→Deburr→正常Desmear+PTH
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