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【PCB生产管理】不要把一切问题都归咎于蚀刻设备

十一月 10, 2023 | Don Ball, Chemcut
【PCB生产管理】不要把一切问题都归咎于蚀刻设备

如果HDI或UHDI生产工艺存在质量问题,不要认为蚀刻设备是罪魁祸首。许多因素会影响终端产品的质量,所以要广泛评估,往往“细节决定成败”。

通常,大多数公司判定产品好坏的第一个测量结果来自于蚀刻工艺末端。将质量缺陷归咎于蚀刻设备很自然也很容易。无论如何,都需要检查蚀刻设备,投入时间来提高它的性能,但不要止步于此。其他因素也可能影响蚀刻均匀性。

蚀刻之前的每个工艺步骤都会给终端产品增加变量产生不确定性。多数情况下,增加的变量很小,随着蚀刻面板上的特征越来越小、越来越紧密,每个工艺步骤会变得越来越重要。

例如在100µm线宽线距是前沿技术的时代(是的,已经采用这项技术很长时间了),电路板制造商主要生产200µm以上线宽线距的消费类产品PCB,良率为95% ;而当越来越多承接了100µm线宽线距的订单时,比如航空类产品,良率不到50%,生产商在此类订单上没有获利。他们在蚀刻设备优化上投入了大量时间和精力,显著提高了良率,仍没有达到盈利的水平。

在这种情况下,光致抗蚀剂曝光步骤中程序的改变解决了问题。对于大多数面板,一旦真空计显示完全真空,就会进行曝光。对于100µm线宽线距的面板,研究发现,在完全抽真空后,通过将面板曝光延迟30秒,可使良率提升至95%。额外的曝光时间使底片能够与抗蚀剂更紧密接触,并防止非准直光源的泄漏导致窄间距短路。最终,他们将曝光设备升级为具有准直光源和更好、更一致的真空抽气,以满足当时高科技产品的技术规范。

按照如今的标准,这是一个要求相对不高的案例,但确实表明,对其他工艺步骤以及蚀刻的关注可以解决高密度电路生产中出现的问题。

最近的一个案例涉及我两年前协助的两家公司。两家公司都在使用卷对卷的工艺制造高密度挠性电路。B公司在业务上一直胜过A公司,而A公司不明白其中缘由。两家公司都是长期客户,彼此都很熟悉,最后A公司了解到B公司有一款新型蚀刻设备,他们认为这就是问题所在,要求我对他们的蚀刻设备进行审核,并提供蚀刻设备技术最新进展信息。

A公司的蚀刻设备是在20世纪90年代中期购买的,但为了完成其生产,A公司对其蚀刻设备进行了良好的维护和优化。当我运行并分析我的测试面板时,我发现他们的蚀刻设备性能与我实验室的蚀刻设备不相上下,而我的实验室蚀刻设备与B公司的型号和购买年份相同(2015年左右)。我告诉A公司管理层,新的蚀刻设备并不会改善他们的竞争力。A公司并没有欣然接受这个建议。如果不是蚀刻设备,还会是什么?

不同的是,当B公司决定开始HDI生产时(当时UHDI尚未出现),他们投入时间研究生产线上的每个工艺步骤,从来料到外包装,并研究如何优化每个步骤。在蚀刻工艺中,他们“详细”研究了表面处理、光刻剂涂布、底片、光刻剂曝光、显影和蚀刻工艺,以及光刻剂类型。

我所说的“详细”是指他们分析了干膜层压的辊温度、曝光时间和强度、显影液浓度等因素,以找到有效且具成本效益的方法来实现高密度互连。这项研究花了两三年时间才完成,最终,他们在竞争激烈的市场中取得了成功。

或许某些设备需要升级,但大多数情况下,更需要的只是严格规范操作程序,并为每个工艺找到最佳操作参数。据我所知,A公司正在寻找新蚀刻设备技术方面的万全之策,以使他们更具竞争力。

此案例告诉我们:随着电路特征的缩小且被挤压到越来越小的空间,人们应该专注于优化电路形成过程中的每个步骤,而不仅仅是你认为某一单一环节。

 

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标签:
#PCB  #制造工艺与管理  #问题  #蚀刻  #设备  #维护  #HDI  # 

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