淺析串聯(lián)電阻的過(guò)程控制方法

劉 斌

（天津普林電路股份有限公司，天津 300308）

0 前言

由串聯(lián)電阻的計(jì)算公式可見，阻值的直接影響因素為最終成形的線路的截面積，即線寬和銅厚的乘積。影響多層產(chǎn)品阻值的主要工藝制程為內(nèi)層圖轉(zhuǎn)、多層壓合、電鍍和外層圖轉(zhuǎn)，這四個(gè)制程都會(huì)對(duì)線路的截面積造成不同程度的影響，為串聯(lián)電阻產(chǎn)品過(guò)程控制的關(guān)鍵制程。

針對(duì)“回流圈”設(shè)計(jì)類型的電阻產(chǎn)品，按照前期設(shè)計(jì)→樣品測(cè)試→小批量試產(chǎn)→大批量量產(chǎn)的模式進(jìn)行樣品測(cè)試和加工過(guò)程工藝條件優(yōu)化。尋找串聯(lián)電阻產(chǎn)品穩(wěn)定、高效和低成本的加工方式和條件。

1 前期設(shè)計(jì)

（1）疊層結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（2）線路設(shè)計(jì)如圖2所示。

（3）電阻阻值模擬見表1。

（4）線路補(bǔ)償設(shè)計(jì)。

①一般18 μm基銅板，實(shí)際平均銅厚在16.5～17 μm。

內(nèi)層前處理為硫酸雙氧水體系，正常條件表銅微蝕量在0.6～0.7 μm。棕化前處理正常條件表銅微蝕量在0.9～1.0 μm，即壓合后產(chǎn)品表銅在15～15.3 μm右，以正常加工條件可滿足設(shè)計(jì)要求。

圖1 疊層結(jié)構(gòu)

圖2 各層線路設(shè)計(jì)

表1 電阻模擬計(jì)算

②線路補(bǔ)償方式。

內(nèi)層線路：根據(jù)回流圈和銅厚設(shè)計(jì)特點(diǎn)，補(bǔ)償0.01 mm，由于渦流和水池效應(yīng)拐角處增加0.01 mm補(bǔ)償。

外層線路：補(bǔ)償0.03 mm，由于渦流和水池效應(yīng)拐角處增加0.01 mm補(bǔ)償。外層線路增加補(bǔ)償是為了給過(guò)程加工中出現(xiàn)的正常變差增加調(diào)整空間。

2 樣品測(cè)試

（1）內(nèi)層圖轉(zhuǎn)

①前處理微蝕速率見表2。

②酸蝕后線寬與電阻。

內(nèi)層（L2-L9）酸蝕后，L2-L9線寬各測(cè)5個(gè)點(diǎn)，保持在0.1498～0.1589 mm間。對(duì)應(yīng)電阻值在5.38～4.76Ω間。

（2）多層壓合

①棕化前處理微蝕速率見表3；

②棕化后阻值見表4；

③棕化阻值變化見表5。

（3）電鍍后銅厚分布見表6。

（4）外層圖轉(zhuǎn)

①酸蝕后線寬見表7；

②酸蝕后最外層阻值見表8；

③酸蝕后L1 ～L10阻值。

綜合以上樣品測(cè)試結(jié)果，內(nèi)層前處理微蝕速率0.62 μm，棕化前處理微蝕速率0.85 μm，內(nèi)層線寬目標(biāo)值0.15 mm，棕化后阻值上漲0.86 Ω。電鍍后外層線路表銅銅厚21.37 μm，外層線寬目標(biāo)值0.11 mm，外層酸蝕后整體阻值滿足53Ω。

根據(jù)以上樣品測(cè)試結(jié)果，制定重點(diǎn)制程小批量加工工藝條件（見表10）。

3 小批量加工

（1）小批量加工數(shù)量：40P/批，共3個(gè)批次，批次間隔時(shí)間10天。

（2）小批量加工結(jié)果見表11。

第二三批次數(shù)據(jù)不再詳列。共3個(gè)批次小批量加工結(jié)果均滿足阻值控制要求，與樣品測(cè)試結(jié)果一致，完成設(shè)定目標(biāo)值，大批量加工工藝條件不變。

4 大批量加工結(jié)果

（1）大批量加工數(shù)量：80P/批，共6個(gè)批次，批次間隔時(shí)間10天。

（2）大批量加工結(jié)果見表12。

（3）大批量阻值數(shù)據(jù)收集。

①數(shù)據(jù)收集原則。

共6個(gè)批次，每批次跟蹤4P，每P取固定位置的5個(gè)點(diǎn)，分布在生產(chǎn)板的四角和中心位置。

表2 內(nèi)層前處理微蝕速率

表3 棕化前處理微蝕速率

表4 棕化后阻值

表5 棕化后阻值變化

表6 電鍍后銅厚

②數(shù)據(jù)收集結(jié)果如圖3。

③阻值Cpk結(jié)果見圖4。

5 總結(jié)

（1）串聯(lián)電阻阻值的設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，但難點(diǎn)在于制程的穩(wěn)定性和前后制程的相互銜接控制。

重點(diǎn)控制點(diǎn)在內(nèi)層、棕化、電鍍和外層四個(gè)工序的減銅量、鍍銅厚度和線寬的均勻性。電阻阻值的目標(biāo)值越小，公差越小，控制難度也就越大。

（2）以此設(shè)計(jì)產(chǎn)品為例，電阻阻值目標(biāo)值53Ω，控制公差±9.43%。

對(duì)于過(guò)程制程的穩(wěn)定性要求已經(jīng)很高。此為10層板設(shè)計(jì)，按制程一致性的影響程度排序?yàn)閮?nèi)層＞棕化＞電鍍＞外層。

若批次間差異較大，在外層加工時(shí)調(diào)整難度較大，其最外層的兩層阻值僅占到整個(gè)10層的12.17%。所以壓合前的批次一致性對(duì)于后制程的加工難度起到?jīng)Q定性的作用。

表7 外層酸蝕后線寬

表8 外層酸蝕后最外層阻值

表9 外層酸蝕后10層阻值

表10 小批量加工工藝條件

表11 第1批次加工結(jié)果

表12 大批量6個(gè)批次加工結(jié)果

圖3 大批量阻值數(shù)據(jù)

圖4 阻值Cpk結(jié)果

6 致謝

本文在天津普林有限公司各部門指導(dǎo)協(xié)助下完成，特此對(duì)各位的無(wú)私幫助致以誠(chéng)摯感謝。