レイアウトデータでは4ミルと記載されていたが、最終的に出来上がった基板は3.5ミルだった。これはまだ幸運だった。さらに悪いニュースは、層間位置合わせに隠されていた。内部層が互いに2ミルずれていたのだ。 ラミネート これは、ドリル穴がもはや中心に位置していないことを意味していた。 アニュラーリング 6層のうち2層で問題が発生しました。基板は機能テストに合格し、顧客の初期評価にも合格しました。その後、高速ペアの耐電圧値が目標値から7オームずれていることが判明し、故障解析チームがスタックアップの分解調査を開始しました。
どちらの問題も、注意深く見ていれば最初の製造ロットで明らかだった。 トラースのサイズ 製造業者の許容範囲内だった――とんでもない。登録のずれは、製造工程がこれまで常に生み出してきた分析範囲内だった。評価に不合格になったものは何もなかった。仕様に反するものも何もなかった。ボードは、各製造業者が「標準的」とみなす2次元誤差の量に過ぎず、その組み合わせによって製品の性能目標は達成不可能になった。
この短い記事は、マージンを消費した2つの静かなプロセスについて論じている。 画像喪失 であり、 内層が収縮する どちらも珍しいものではない。どちらも測定可能で、制御可能であり、顧客のオシロスコープがそうでないことを示すまで、一貫して無視されてきた。
4ミル幅の配線は、現在、一般的なFR-4基板の限界に近い状態で動作しています。これは、業界で最も安価で成熟したプロセス（完全ドライフィルム耐性、UV直接露光、湿式エッチング）が寸法的な限界を示し始めるポイントです。描画した4ミル幅と実際に得られた3.5ミル幅の間の隙間は、単一のミスではありません。それは、それぞれが個別に適切な小さなミスが積み重なり、12.5%の幅の損失につながるのです。
直接的な露出電力の変動。 レジストは紫外線によって重合されます。出力が不十分で、パターンの露光されていないエッジが完全に硬化せず、プログラマー内で除去され、アートワークよりも細い線が残ります。露光出力は、光の経年変化、温度レベル、コンベア速度によって変動します。 映画ベース 直接露光ラインでは、仕様より10%低い値で記載されているライトが、各パネルのあらゆる機能から0.1～0.2ミルを静かに削り取ります。
開発パラメータ。 現像液には温度と濃度の範囲があります。温度が高すぎたり、現像液が濃すぎたりすると、プログラマーが部分的に重合したレジストを溶かし始め、これは 過剰発達 その結果はトレードマークと一致します。優れた機能は縮小しますが、堅牢な機能は維持されます。4ミル幅のラインが縮小しても、10ミル幅の平面が縮小しない場合は、まず過剰開発が疑われます。
密度変化に耐える。 ドライフィルムレジストは低濃度で入手可能ですが、3週間前に不適切に保管されたロールでは濃度が異なる場合があります。薄いほどエッチング時の保護が少なくなり、横方向の衝撃が多くなります。 エッチングアンダーカット 以前の短い記事で述べた内容は、次のステップでの画像損失を裏付けています。
エッチング係数の納税義務。 イメージングでどれだけの幅が残っても、その後のエッチング液が切削します。通常、1オンスの配線の両側で合計20～30ミクロンですが、銅が厚い場合はさらに切削されます。イメージングで0.4ミル、アンダーカットでさらに0.3ミルが失われる4ミルのスタイルは、顧客の手元に届く時点で3.3～3.5ミルになります。単一のアクションが失敗したわけではありません。予算計画が単に実行されただけです。
レイヤー間登録 多層基板においては、取り扱い工程を通じて寸法が文字通り変化する製品との戦いが常である。平坦なパネルとしてラインに投入される銅張積層板は、エッチング、酸化膜処理、ラミネート加工を経ても、同じサイズを維持するわけではない。縮小するのだ。問題は縮小するかどうかではなく、どれだけ縮小するのか、どの方向に縮小するのか、そしてその変化が補正に十分対応できるかどうかである。
還元の物理的側面は、主に2つの要素によって支配される。
ガラスの織り目 。この ラミネートの ガラス繊維織物には、縦糸（長さ）と横糸（サイズ）という織り方の指示があり、樹脂とガラスはラミネート加工時の熱と圧力に対して異なる反応を示します。そのため、板材は縦横2軸方向で異なる収縮率を示し、その比率は一般的に2：1です。縦糸方向で0.02%収縮するパネルは、横糸方向で0.04%収縮する可能性があります。18インチのパネルの場合、これは他の誤差を考慮する前の段階で、両方向で約1.5ミルの差が生じることを意味します。
樹脂の流れと修復 積層工程では、プリプレグ材料が溶融、流動、架橋します。流動量は、圧力、温度上昇、プリプレグの樹脂含有量によって決まります。流動量が増えるほど動きも大きくなり、パネル全体で動きは均一ではありません。端部と中央部では流動の仕方が異なり、厚い板と薄い板では挙動が異なります。既に刻印されている内部層は、樹脂の動きによって移動します。最終的な位置は、材料、プロセス、そして運によって決まります。
市場の解決策は 支払いを減らす :CAM このソフトウェアアプリケーションは、統計的な修正要素によって内部層のアートワークを拡張し、積層プロセス全体を通して層が最適な寸法に収縮するようにします。材料が均一で、プロセスが安全で、収縮が予測可能な場合には、この方法はうまく機能します。しかし、新しいプリプレグロット、異なるガラス繊維の織り方、季節的な湿度の変化など、これらのいずれかの変更が発生すると、収縮要素が既存の材料ではなく履歴に基づいて構築されているため、この方法はうまく機能しなくなります。
2ミルずれが生じると、まさにこのような状態になります。アートワークは0.03%の減少を補正して作成されましたが、実際の材料は0.045%減少しました。24インチのパネル全体で2ミルの差が生じると、層のずれ、ドリル穴の位置ずれ、環状リングがもはや環状ではなくなるなどの問題が生じます。
個々のエラーはどちらも致命的な問題ではありません。3.5ミル幅の配線であれば、ほとんどの用途で問題なく使用できます。2ミル幅の位置決めずれは、多くのレイアウトではほとんど気になりません。
2匹一緒になると、まるで別のペットのようだ。
感受性制御が失敗する 制御抵抗配線は、正確なサイズ、正確な誘電体厚さ、および正確な銅重量に基づいて計算されます。0.5ミル幅の損失と不均一な積層による誘電体厚さの変動により、100オームの差動ペアが93オームまたは107オームに上昇する可能性があります。シリコンは依然として機能します。信号の信頼性マージンは失われ、電気シミュレーションに「合格」したレイアウトがアダプタ内で機能しなくなります。
環状の縁が消える。 A通じて ドリル穴の周囲、つまり環状リングには銅が必要です。3ミルリングで固定パッドから2ミルずれた位置にドリルが着地すると、片側に1ミルの銅が残ります。これは多くの承認要件を満たしており、また、熱サイクルが1回繰り返されるだけでリンクが損傷する危険性もなくなります。穴はまだ破裂していませんが、いつかは心臓発作を起こす可能性があります。
エスケープルーティングがBGAで失敗します。 ファインピッチBGAの下にある高密度配線は、利用可能なミクロン単位のすべてを活用します。0.5ミルのサイズ減少と2ミルの層厚変更により、「配線可能」だったものが「X線でしか確認できない第3層のオープン回路」へと変化します。
良い点は、これらのドリフトシステムはそれぞれ測定可能であり、寸法が制御を左右するという点です。
最終基板だけでなく、イメージングライン全体を較正してください。 指定された期間に照射エネルギーとプログラマーの化学反応を監視します。 解像度プロモーションコード 5ミルから2ミルまでの線幅を持つテストパターンを毎日ラインに通し、測定された線幅を記録します。この記録方法は、ドリフトがまだトレンドであるうちに捉え、生産上の問題となる前に対応します。これは標準的な手順管理であり、微細ラインの性能を維持するための最も効果的な対策です。
大きな線が発生する場合のLDIの使用法。レーザー直接イメージング（LDI）。 映画の動きを完全に除去することで、フィルムの歪み、直接露光のずれ、アートワーク自体の寸法の不規則性を排除します。LDIシステムは、特徴解像度を10～25ミクロン（4ミル領域内）に維持し、さらに重要なことに、多くのLDIメーカーは画像を各パネルの実際の寸法に合わせてスケーリングできるため、登録ドリフトを統計的にではなくレイヤーごとに修正できます。これが、通常のドリフトを補正することと、目の前のボード上のドリフトを補正することの違いです。
手順上の制約は、仮定ではなく、材料の制約によるものです。 請求書に記載されているコアとプリプレグのロットを試食し、実際の製品特性と照らし合わせて支払い要素を検証してください。補償係数が測定された削減と一致しなくなった場合は、ウェブカメラの仕様をアップグレードする時期です。ただ願っているだけではいけません。
パネルではなく、層までドリルで穴を開けてください。X線探査―― 内層に印刷されたX線ターゲットを使用してドリル位置を特定する方法は、ドリルを実際の層位置に合わせるための標準的な手法です。これにより、「層はここになければならない」という従来の考え方が、「層は下にあるので、適切な位置にドリルを打つ」という考え方へと変わります。環状リングの要件が厳しい基板の場合、X線ドリルターゲティングとパネルごとの評価を組み合わせることで、歩留まりの問題と手順の最適化が実現します。
A: 標準的な1オンス銅と完全なプロセス制御の場合、0.2～0.4ミル（イメージング＋エッチング）の不良が予想されます。4ミル設計で0.5ミル以上の損失が発生した場合は、プロセスウィンドウを超えていることを示しています。イメージング基準がずれているか、エッチング要素が銅重量に対して強すぎるかのいずれかです。
A：補償額は統計的なものであり、過去の平均値に基づいて算出されます。これは一般的な製品を対象としたものであり、実際の製品を対象としたものではありません。新しいプリプレグのロット、異なるガラス繊維の織り方、湿度の変化、プレス加工のばらつきなどによって、実際の損失は補償額から大きく乖離します。解決策としては、現在の材料を測定して補償額を引き上げ、さらにX線ドリルターゲットを使用してドリル加工時の繰り返し発生する誤差に対処することです。
A: 両方です。LDIはフィルムに起因する誤差（幅の損失とパターンの歪みの主な原因）を排除し、多くの製造用LDIシステムでは、ゲージによる縮小に基づいてパネルごとにスケーリングを行うことができます。これにより、解析的な平均値ではなく、実際のパネル上で層間の位置合わせを固定できます。
A：重要なのは基板サイズではなく、属性サイズです。10ミル幅の配線と大きなパッドを備えたレイアウトでは、2ミルのずれは無害ですが、0.4mmピッチのBGAを備えた4ミル幅のレイアウトでは致命的な問題となります。最小属性寸法がプロセス制約に近い場合、位置合わせのミスは隠れる余地がありません。
A：メーカーに次の3つの質問をしてください。4ミル特性における配線幅の許容誤差はどのくらいか、層間位置合わせの仕様はどのくらいか、そして多層基板に対してX線ドリルターゲットを使用しているかどうかです。回答が不明瞭だったり、位置合わせの仕様が3ミルよりも緩い場合は、レイアウトにリスクが生じます。そして、そのことは見積もりには記載されていません。
4ミルのトレースと内層のずれは、根本原因を共有しています。それは、寸法管理が寸法ではなく統計値として扱われていることです。0.5ミルのサイズロスと2ミルの位置ずれは、単一のドライバーや機器の不具合ではありません。これらは、決して厳密に調整されなかったプロセスウィンドウ、実際の製品に対して検証されなかった支払い要素、そして個々のエラーが常に許容されてきたという理由で、あらゆるエラーを許容する受け入れ基準といった、累積的なコストなのです。
微細線基板は、劇的な出来事によって動作しなくなるわけではありません。基板が動作しなくなるのは、マージンが各パネルで、変更のたびに、0.1ミルずつ静かに侵食されていくためです。そして、顧客のオシロスコープが最後に異常を知らせる日まで、その状態が続きます。
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