Γιατί οι διαδρομές σας των 4 mil επιστρέφουν στα 3,5 mil ενώ τα στρώματα μετατοπίζονται κατά 2 mil;

Γιατί οι διαδρομές σας των 4 mil επιστρέφουν στα 3,5 mil ενώ τα στρώματα μετατοπίζονται κατά 2 mil;

Η Διαστημική Παρέκκλιση Που Κανείς Δεν Έχει

Τα δεδομένα διάταξης ανέφεραν 4 mil. Το τελικό πλακέτο μετρήθηκε σε 3,5 mil. Και αυτό ήταν ευτυχώς. Τα χειρότερα νέα κρύβονταν στην καταγραφή στρώμα-προς-στρώμα: τα εσωτερικά στρώματα είχαν μετακινηθεί κατά 2 mil το ένα σε σχέση με το άλλο κατά τη διάρκεια στρώση , γεγονός που σήμαινε ότι οι τρύπες διάτρησης δεν ήταν πλέον κεντραρισμένες στους δακτύλιοι Διαστρώσεων  σε δύο από τα έξι στρώματα. Οι πλακέτες πέρασαν το λειτουργικό τεστ. Πέρασαν επίσης την αρχική αξιολόγηση του πελάτη. Μετά από αυτό, μια διάσταση αντίστασης σε ζεύγος υψηλής ταχύτητας επέστρεψε με απόκλιση 7 ohm από τον στόχο, και η ομάδα ανάλυσης αποτυχίας άρχισε να αναλύει τη διαστρωμάτωση.

και τα δύο προβλήματα ήταν ορατά στο αρχικό παρτίδα παραγωγής, εάν κάποιος είχε κοιτάξει. μέγεθος ίχνους  βρισκόταν εντός της ζώνης αντίστασης του παραγωγού—με δυσκολία. Η παρέκκλιση καταχώρισης ήταν εντός του αναλυτικού περιβλήματος που η παραγωγική γραμμή είχε πάντα παράγει. Τίποτα δεν απέτυχε στην αξιολόγηση. Τίποτα δεν παραβίασε κάποια προδιαγραφή. Οι πλακέτες απλώς είχαν τον αριθμό δισδιάστατων σφαλμάτων που κάθε παραγωγός θεωρούσε «συνηθισμένο», και ο συνδυασμός τους έκανε τους στόχους απόδοσης του προϊόντος ανεπίτευκτους.

Αυτό το άρθρο αφορά τις δύο σιωπηλές διαδικασίες που κατάναλωσαν το περιθώριο: απώλεια απεικόνισης  και συρρίκνωση εσωτερικού στρώματος . Καμία από τις δύο δεν είναι εξωτική. Και οι δύο είναι μετρήσιμες, ελέγξιμες και συνεχώς παραμελούνται—μέχρις ότου το οθόσκοπο του πελάτη δηλώσει διαφορετικά.

Τα 0,5 Mil που Εξαφανίστηκαν: Από πού Προέρχεται η Απώλεια Απεικόνισης

Μία γραμμή 4 mil λειτουργεί προς το παρόν στο όριο της κοινής χωρητικότητας FR-4. Είναι ο παράγοντας όπου οι φθηνότερες και πλέον ώριμες διαδικασίες της βιομηχανίας — πλήρως ξηρή επικόνιση, άμεση UV έκθεση και υγρή διάβρωση — αρχίζουν να εμφανίζουν τα διαστασιακά τους όρια. Το κενό μεταξύ των 4 mil που σχεδιάσατε και των 3,5 mil που επιτύχατε δεν είναι ένα μόνο λάθος. Είναι μία σωρεία μικρών λαθών, καθένα από τα οποία είναι ανεξάρτητα εντελώς ενδεδειγμένο, τα οποία συσσωρεύονται και οδηγούν σε μείωση του πλάτους κατά 12,5%:  

Διακύμανση της ισχύος έκθεσης. Το αντιστάσιμο υλικό πολυμερίζεται με UV φως. Ανεπαρκής ισχύς οδηγεί σε μη πλήρη σκλήρυνση των μη εκτεθειμένων άκρων του προτύπου — αυτά απομακρύνονται κατά την ανάπτυξη, αφήνοντας γραμμές λεπτότερες από το αρχικό σχέδιο. Η ισχύς έκθεσης διακυμαίνεται με την ηλικία της πηγής φωτός, τη θερμοκρασία και την ταχύτητα της ταινίας μεταφοράς. Σε μία βασισμένη σε φιλμ  γραμμή έκθεσης, μία πηγή φωτός που λειτουργεί σε ισχύ 10% χαμηλότερη από την προδιαγραφή μειώνει σιωπηλά κατά 0,1–0,2 mil κάθε χαρακτηριστικό σε κάθε πλακέτα.  

Παράμετροι ανάπτυξης.  Η χημεία του αναπτυκτή έχει ένα εύρος θερμοκρασίας και συγκέντρωσης. Αν λειτουργήσει ζεστή ή επιτραπεί να γίνει πλούσια, ο προγραμματιστής αρχίζει να «τρώει» εν μέρει πολυμερισμένη αντίσταση — ένα πρόβλημα που ονομάζεται υπερανάπτυξη . Το αποτέλεσμα συμπίπτει με το εμπορικό σήμα: οι μικρές λειτουργίες μειώνονται, ενώ οι ανθεκτικές δεν μειώνονται. Αν οι γραμμές των 4 mil χάνουν πλάτος αλλά οι επίπεδα των 10 mil δεν χάνουν, η υπερανάπτυξη είναι ο πρώτος υπόπτος.  

Παραλλαγή πυκνότητας ανοχής.  Το ξηρό φιλμ αντίστασης διατίθεται σε μικρές πυκνότητες, αλλά ένα ρολό 3 εβδομάδων, που δεν έχει αποθηκευτεί σωστά, μπορεί να παρουσιάζει παραλλαγές. Τα λεπτότερα φιλμ προσφέρουν λιγότερη προστασία κατά την επεξεργασία με διάβρωση, γεγονός που οδηγεί σε μεγαλύτερη πλευρική διάβρωση — την πλευρική διάβρωση  που αναφέρθηκε σε προηγούμενα σύντομα άρθρα και επηρεάζει την απώλεια εικόνας στο επόμενο βήμα.  

Ο φόρος συντελεστή διάβρωσης.  Όποιο πλάτος και αν διατηρείται κατά την εικονοδημιουργία, ο διαβρωτικός παράγοντας μετά από αυτήν πραγματοποιεί την αποκοπή του — συνήθως 20–30 μικρόμετρα συνολικά σε και τις δύο πλευρές ενός ίχνους 1 oz, περισσότερο σε παχύτερο χαλκό. Το στιλ 4 mil που χάνει 0,4 mil κατά την εικονοδημιουργία και άλλα 0,3 mil λόγω υποβύθισης (undercut) φτάνει στην πόρτα του πελάτη με πάχος 3,3–3,5 mil. Δεν απέτυχε καμία μεμονωμένη ενέργεια. Απλώς το προϋπολογισμένο σχέδιο εξερράγη.

Τα 2 Mil που Μετακινήθηκαν: Γιατί οι Εσωτερικές Στρώσεις Αρνούνται να Παραμείνουν Σταθερές

Ευθυγράμμιση στρώματος-προς-στρώμα  σε μια πολυστρωματική πλακέτα είναι μια μάχη ενάντια σε υλικά που αλλάζουν πραγματικά διαστάσεις καθ’ όλη τη διάρκεια της επεξεργασίας. Η πλακέτα με επίστρωση χαλκού που εισέρχεται στη γραμμή ως επίπεδη πλάκα δεν διατηρεί το ίδιο μέγεθος μετά την επεξεργασία με διάβρωση, θεραπεία με οξείδιο και λαμινάρισμα. Συρρικνώνεται. Το ζήτημα δεν είναι αν συρρικνώνεται — αλλά πόσο, προς ποια κατεύθυνση και αν η μετατόπιση είναι αρκετά συνεπής ώστε να επιτρέψει αντιστάθμιση.  

Η φυσική της συρρίκνωσης κυριαρχείται από δύο παράγοντες:

Ο ύφαντος συνθετικός υαλοϋφασματικός φορέας . Ο του λαμινέ  το υφασματώδες γυαλί έχει οδηγίες ύφανσης—προς το μήκος (warp) και προς το πλάτος (weft)—και η ρητίνη και το γυαλί αντιδρούν διαφορετικά στη θερμότητα και την πίεση της λαμινοποίησης. Οι πλάκες συρρικνώνονται διαφορετικά κατά μήκος των δύο αξόνων, συνήθως σε αναλογία 2:1. Μία πλάκα που συρρικνώνεται κατά 0,02% κατά μήκος του warp μπορεί να συρρικνωθεί κατά 0,04% κατά μήκος του weft. Σε μία πλάκα 18 ιντσών, αυτό αντιστοιχεί σε διαφορά περίπου 1,5 mils μεταξύ των δύο κατευθύνσεων—πριν ακόμη ληφθούν υπόψη οποιαδήποτε άλλα σφάλματα.  

Ροή και διόρθωση της ρητίνης κατά τη διάρκεια της λαμινοποίησης, το προ-εμποτισμένο υλικό λιώνει, ρέει και δημιουργεί διασταυρώσεις. Η ποσότητα της ροής εξαρτάται από την πίεση, τον ρυθμό αύξησης της θερμοκρασίας και το περιεχόμενο ρητίνης στο προ-εμποτισμένο υλικό. Μεγαλύτερη ροή σημαίνει περισσότερη κίνηση, και η κίνηση δεν είναι ομοιόμορφη σε όλη την επιφάνεια μίας πλάκας—οι άκρες ρέουν διαφορετικά από τα κέντρα, και οι παχιές πλάκες συμπεριφέρονται διαφορετικά από τις λεπτές. Τα εσωτερικά στρώματα, τα οποία έχουν ήδη χαραχθεί, μετακινούνται μαζί με τη δραστηριότητα της ρητίνης. Η τελική τους θέση εξαρτάται από το υλικό, τη διαδικασία και την τύχη.

Η λύση της αγοράς είναι μείωση πληρωμής :Καμ η εφαρμογή λογισμικού επεκτείνει την εσωτερική τεχνοτροπία των στρωμάτων μέσω ενός στατιστικού στοιχείου διόρθωσης, ώστε τα στρώματα να συρρικνώνονται στις καλύτερες διαστάσεις κατά τη διαδικασία λαμινοποίησης. Λειτουργεί αποτελεσματικά όταν το υλικό είναι σταθερό, η διαδικασία ασφαλής και η συρρίκνωση προβλέψιμη. Σταματά να λειτουργεί ομαλά όταν παρουσιαστεί οποιαδήποτε από αυτές τις αλλαγές — μια νέα παρτίδα prepreg, ένα διαφορετικό πλέγμα γυαλιού ή μια εποχιακή μεταβολή της υγρασίας — διότι το στοιχείο διόρθωσης βασίζεται σε ιστορικά δεδομένα, όχι στο τρέχον υλικό.

Αυτό είναι ακριβώς πώς εμφανίζεται μια μετατόπιση 2 mil. Η τεχνοτροπία διορθώθηκε για μείωση 0,03%. Το πραγματικό υλικό συρρικνώθηκε κατά 0,045%. Η διαφορά — 2 mil σε πάνελ 24 ιντσών — εμφανίζεται ως μη συγκεντρωμένα στρώματα, στόχοι τρύπησης εκτός κέντρου και δακτύλιοι αναφοράς που δεν είναι πλέον δακτύλιοι.

Όταν οι Δύο Λάθος Συναντώνται

Χωριστά, κανένα από τα δύο λάθη δεν αποτελεί καταστροφή. Μια γραμμή 3,5 mil μεταφέρει επαρκές ρεύμα για τις περισσότερες εφαρμογές. Μια μετατόπιση καταχώρισης 2 mil παραμένει ανεξιχνίαστη σε πολλά σχέδια.

Μαζί, είναι κάτι διαφορετικό:

Η έλεγχος της ανευθυνσίας μειώνεται οι ελεγχόμενες αντιστάσεις υπολογίζονται με ακριβή διάσταση, ακριβή πάχος διηλεκτρικού και ακριβές βάρος χαλκού. Μια απώλεια πλάτους 0,5 mil σε συνδυασμό με την παραλλαγή του πάχους του διηλεκτρικού λόγω ανισόμετρης λαμινοποίησης μπορεί να μετατοπίσει ένα διαφορικό ζεύγος 100 ohm σε 93 ή 107 ohm. Το πυρίτιο συνεχίζει να λειτουργεί. Η περιθωριακή ακρίβεια του σήματος έχει χαθεί, και η διάταξη που «πέρασε» την ηλεκτρική προσομοίωση τώρα δεν λειτουργεί πλέον στον προσαρμογέα.

Τα περιθώρια δακτυλίου εξαφανίζονται.  Aμέσω  απαιτείται χαλκός γύρω από την τρυπημένη οπή — ο δακτύλιος. Μια τρύπα που τοποθετείται 2 mil εκτός θέσης σε μια πλάκα με δακτύλιο 3 mil αφήνει 1 mil χαλκού σε μία πλευρά. Αυτό βρίσκεται εντός πολλών απαιτήσεων έγκρισης, αλλά είναι επίσης μόνο ένας κύκλος θερμότητας μακριά από μια κατεστραμμένη σύνδεση. Η οπή δεν έχει ακόμη εκραγεί. Είναι ένα εγκεφαλικό επεισόδιο που περιμένει μια μέρα.

Η διαδρομή διαφυγής αποτυγχάνει στο BGA.  Η πυκνή δρομολόγηση κάτω από ένα BGA με μικρή απόσταση χρησιμοποιεί κάθε διαθέσιμο μικρόμετρο. Μια απώλεια μεγέθους 0,5 mil συν μια αλλαγή στρώματος 2 mil μετατρέπει το «δρομολογήσιμο» ακριβώς σε «ανοιχτά κυκλώματα στο στρώμα 3 που εμφανίζονται μόνο κάτω από ακτίνες Χ».

Τι Διατηρεί Πραγματικά τις Χωρητικότητες Ακριβείς

Το θετικό είναι ότι καθένα από αυτά τα συστήματα παρέκκλισης είναι μετρήσιμο, και η διάσταση καθορίζει τον έλεγχο:  

Βαθμονομήστε τη γραμμή απεικόνισης, όχι μόνο την τελική πλακέτα.  Παρακολουθείτε την ενέργεια έκθεσης και τη χημεία του προγραμματιστή σε καθορισμένο χρονικό διάστημα. Εκτελέστε ένα κωδικό προώθησης ανάλυσης — ένα δοκιμαστικό μοτίβο με γραμμές από 5 mil έως 2 mil — μέσω της γραμμής καθημερινά και καταγράψτε τα καθορισμένα πλάτη. Το κουπόνι καταγράφει την παρέκκλιση ενώ είναι ακόμη μια τάση, όχι αφού έχει γίνει πρόβλημα απόδοσης. Αυτή είναι η τυπική διαδικασία ελέγχου και αποτελεί τη μοναδική ενέργεια υψηλότερης αξίας για την προστασία της ικανότητας λεπτών γραμμών.

Χρησιμοποιήστε LDI όπου προκύπτουν προβλήματα με τις καλές γραμμές. Η Laser Direct Imaging (LDI)  αφαιρεί εντελώς τη δράση της ταινίας, εξαλείφοντας έτσι την παραμόρφωση της ταινίας, το σφάλμα στον κατευθυνόμενο προσανατολισμό και τη διαστασιακή ανωμαλία του ίδιου του έργου τέχνης. Τα συστήματα LDI διατηρούν την ανάλυση χαρακτηριστικών σε 10–25 μικρόμετρα — εύκολα εντός της περιοχής των 4 mil — και, πολύ πιο σημαντικό, πολλοί κατασκευαστές LDI μπορούν να κλιμακώσουν την εικόνα σύμφωνα με την πραγματική μετρηθείσα συρρίκνωση κάθε πλακέτας, διορθώνοντας την παρέκκλιση ευθυγράμμισης στρώμα προς στρώμα αντί για στατιστικά. Αυτή είναι η διαφορά μεταξύ της αντιστάθμισης της συνηθισμένης παρέκκλισης και της αντιστάθμισης της παρέκκλισης στη συγκεκριμένη πλακέτα που έχετε μπροστά σας.

Συρρίκνωση της διαδικασίας στο υλικό, όχι στην υπόθεση.  Δοκιμάστε τον πυρήνα και τα στρώματα prepreg στο τιμολόγιο και επαληθεύστε τα στοιχεία πληρωμής με βάση την πραγματική συμπεριφορά του προϊόντος. Όταν ο συντελεστής αντιστάθμισης δεν ταιριάζει πλέον με τη μετρηθείσα συρρίκνωση, έφτασε η ώρα να ενημερώσετε τις προδιαγραφές της κάμερας — όχι να συνεχίζετε να ελπίζετε.

Τρύπημα στα στρώματα, όχι στην πλακέτα. Εξέταση με ακτίνες Χ — χρησιμοποιώντας στόχους ακτίνων Χ που εκτυπώνονται στα εσωτερικά στρώματα για τον εντοπισμό του προγράμματος διάτρησης — είναι η τυπική συσκευή για την ευθυγράμμιση των διατρητικών εργαλείων με τις πραγματικές θέσεις των στρωμάτων. Μετατρέπει το «τα στρώματα πρέπει να είναι εδώ» ακριβώς σε «τα στρώματα βρίσκονται κάτω, διατρήστε κατάλληλα». Για πλακέτες με αυστηρές απαιτήσεις στον αννουλαρικό δακτύλιο, η στόχευση διάτρησης με ακτίνες Χ σε συνδυασμό με αξιολόγηση ανά πλακέτα αποτελεί τη διαφορά μεταξύ προβλήματος απόδοσης και διαδικασίας.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Ποιο είναι το «συνηθισμένο» χάσιμο πλάτους γραμμής από τη διαδικασία σχεδιασμού μέχρι την τελική πλακέτα;

Α: Για τυπικό χάλκινο στρώμα 1 oz και πλήρη έλεγχο διαδικασίας, προβλέπεται χάσιμο 0,2–0,4 mil (απεικόνιση + επεξεργασία). Χάσιμα 0,5 mil ή περισσότερο σε σχεδιασμό 4 mil υποδηλώνουν ότι το παράθυρο διαδικασίας υπερβαίνεται — είτε τα κριτήρια απεικόνισης έχουν αποκλίνει, είτε το στάδιο επεξεργασίας είναι υπερβολικά επιθετικό για το πάχος του χαλκού.

Ε: Γιατί παραμένει η μη ευθυγράμμιση των στρωμάτων μου, παρά τη χρήση μειωμένης καθίζησης;

Α: Η αντιστάθμιση είναι στατιστική — αναπτύσσεται από ιστορικούς μέσους όρους. Διορθώνει το συνηθισμένο προϊόν, όχι το πραγματικό προϊόν. Νέα λότα προ-εμποτισμένου υλικού, διαφορετικός ύφαντος υαλοϋφάσματος, μεταβολές υγρασίας και διαφορές στην πίεση κατά την επεξεργασία μετακινούν την πραγματική απόκλιση πολύ μακριά από την αντισταθμισμένη τιμή. Η λύση είναι η μέτρηση του τρέχοντος υλικού και η ενημέρωση του στοιχείου αντιστάθμισης, καθώς και η χρήση στόχευσης με ακτίνες Χ για την αντιμετώπιση επαναλαμβανόμενων σφαλμάτων κατά τη διαδικασία διάτρησης.  

Ε: Το LDI μπορεί να αντιμετωπίσει την παρέκκλιση στην εγγραφή (registration drift), ή μόνο το πλάτος των γραμμών;

Α: Και τα δύο. Το LDI εξαλείφει τα σφάλματα που προκαλούνται από τη φιλμ (film-induced error) — μία σημαντική πηγή τόσο της απώλειας πλάτους όσο και της παραμόρφωσης του μοτίβου — και πολλά συστήματα LDI για βιομηχανική παραγωγή μπορούν να χρησιμοποιούν κλιμάκωση ανά πλακέτα βασισμένη σε μετρημένη απόκλιση, διορθώνοντας έτσι την εγγραφή μεταξύ στρωμάτων στην πραγματική πλακέτα, αντί για έναν αναλυτικό μέσο όρο.  

Ε: Σε ποια διάσταση πλακέτας η παρέκκλιση των 2 mil γίνεται πραγματικό πρόβλημα;

Α: Δεν είναι το μέγεθος της πλακέτας που έχει σημασία — είναι το μέγεθος των χαρακτηριστικών. Μια μετατόπιση 2 mil δεν προκαλεί πρόβλημα σε μια σχεδίαση με γραμμές 10 mil και μεγάλες πλακέτες, αλλά είναι καταστροφική σε μια σχεδίαση 4 mil με BGAs με βήμα 0.4 mm. Αν η ελάχιστη διάσταση των χαρακτηριστικών σας πλησιάζει το όριο της διαδικασίας, τότε το λάθος στην ευθυγράμμιση δεν έχει πουθενά να «κρυφτεί».  

Ε: Πώς μπορώ ακριβώς να καταλάβω αν η σχεδίασή μου των 4 mil κινδυνεύει, πριν ακόμη την παραλάβω;

Α: Ρωτήστε τον κατασκευαστή τρεις ερωτήσεις: ποια ανοχή πλάτους γραμμής εφαρμόζει σε χαρακτηριστικά 4 mil, ποια είναι η προδιαγραφή ευθυγράμμισης μεταξύ στρωμάτων και αν εφαρμόζει X-ray drill targeting σε πολυστρωματικές πλακέτες. Αν οι απαντήσεις είναι ασαφείς ή αν η προδιαγραφή ευθυγράμμισης είναι χαλαρότερη από 3 mil, η σχεδίασή σας κινδυνεύει — και η προσφορά τιμής δεν θα σας το δείξει.

Το περιθώριο που δεν μπορείτε να δείτε είναι το περιθώριο που δεν μπορείτε να ελέγξετε για να το χάσετε

Η ίχνος των 4 μιλ και η πλανώμενη εσωτερική στρώση έχουν κοινή αιτία: τον έλεγχο των διαστάσεων που αντιμετωπίζεται ως στατιστικό μέγεθος αντί για ως διάσταση. Η απώλεια μεγέθους κατά 0.5 μιλ και η μετατόπιση στην ευθυγράμμιση κατά 2 μιλ δεν αποτελούν αποτυχίες κάποιου μεμονωμένου παράγοντα ή εξοπλισμού. Αποτελούν το συσσωρευμένο κόστος παραθύρων διαδικασίας που ποτέ δεν επισφαλίστηκαν, στοιχείων πληρωμής που ποτέ δεν επιβεβαιώθηκαν έναντι του πραγματικού προϊόντος και απαιτήσεων αποδοχής που επιτρέπουν κάθε λάθος να περάσει, επειδή, μόνο του, είχε πάντα περάσει.

Οι πλακέτες λεπτών γραμμών δεν σταματούν να λειτουργούν λόγω δραματικών γεγονότων. Σταματούν να λειτουργούν επειδή το περιθώριο εξασθενεί σιωπηλά, κατά 0.1 μιλ κάθε φορά, σε κάθε πλακέτα και σε κάθε αλλαγή — μέχρι την ημέρα που το οσκιλοσκόπιο ενός πελάτη τελικά το αντιλαμβάνεται.