pcb內(nèi)層短路的原因

pcb內(nèi)層短路的原因

一、原材料對(duì)內(nèi)層短路影響：

多層PCB材料尺寸的穩(wěn)定性是影響內(nèi)層定位精度的主要因素。基材與銅箔的熱膨脹系數(shù)對(duì)多層PCB的內(nèi)層影響也必須有所考慮。從所采用的基材的物理特性分析，層壓板都含有聚合物，它在一定的溫度下主要結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，通稱為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（TG值）。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是大從數(shù)聚合物的特有性能，僅次于熱膨脹系數(shù)，它是層壓板最重要的特性。在通常使用的兩種材料比較分析，環(huán)氧玻璃布層壓板與聚酰亞胺的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度分別為Tg120℃和230℃，在150℃以下的情況，環(huán)氧玻璃布層壓板的自然熱膨脹大約0.01in/in，而聚酰亞胺自然熱膨脹只有0.001in/in。

從有關(guān)技術(shù)資料獲知，層壓板在X、Y方向熱膨脹系數(shù)每增高1℃為12-16ppm/℃之間，而Z方向熱膨脹系數(shù)是100-200ppm/℃，它的數(shù)值比X、Y方向增大一個(gè)數(shù)量級(jí)。但在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度超過100℃時(shí)層壓板及孔體之間的Z軸方向膨脹是不一致的，并且差異變大。電鍍通孔要比周圍的層壓板的自然膨脹率要低。由于層壓板熱膨脹比孔體快，這就意味著通孔體沿層壓板形變方向被拉伸。這個(gè)應(yīng)力條件在通孔體中產(chǎn)生了張力的應(yīng)力，當(dāng)溫度升高時(shí)，該張力應(yīng)力將繼續(xù)增高，當(dāng)應(yīng)力超過通孔鍍層的斷裂強(qiáng)度時(shí)，鍍層將會(huì)斷裂。同時(shí)層壓板較高的熱膨脹率，使內(nèi)層導(dǎo)線及焊盤上的應(yīng)力明顯增加，致使導(dǎo)線與焊盤開裂，造成多層PCB內(nèi)層短路。所以，在制造適用BGA等高密度封裝結(jié)構(gòu)對(duì)PCB的原材料的技術(shù)要求，要特別進(jìn)行認(rèn)真的分析，選擇基材與銅箔的熱膨脹系數(shù)基本要達(dá)到相匹配。

二、定位系統(tǒng)的方法精度對(duì)內(nèi)層短路的影響

在底片生成、電路圖形制作、疊層、層壓和鉆孔過程，都必須進(jìn)行定位，至于采用何種形式的定位方法，需要進(jìn)行認(rèn)真的研究和分析。這些需要定位的半成品都會(huì)因?yàn)檫x擇的定位精度的差異，帶來一系列的技術(shù)問題，稍有不慎就會(huì)導(dǎo)致多層PCB內(nèi)層產(chǎn)生短路現(xiàn)象。究竟選擇何種定位方法，應(yīng)由所選用的定位的精度適用性和有效性而定。

三、內(nèi)層蝕刻質(zhì)量對(duì)內(nèi)層短路的影響

內(nèi)層蝕刻過程易產(chǎn)生末蝕刻掉的殘銅點(diǎn)，這些殘銅有時(shí)極小，如果不采用光學(xué)測(cè)試儀進(jìn)行直觀的檢測(cè)，而用肉眼視覺很難發(fā)現(xiàn)，就會(huì)帶到層壓工序，將殘銅壓制到多層PCB的內(nèi)部，由于內(nèi)層密度很高，最容易使殘留銅搭接到兩導(dǎo)線之間而造成多層PCB內(nèi)層短路。

四、層壓工藝參數(shù)對(duì)內(nèi)層短路的影響

內(nèi)層板在層壓時(shí)必須采用定位銷來定位，如果裝板時(shí)所使用的壓力不均勻，內(nèi)層板的定位孔就會(huì)產(chǎn)生變形、壓制所采取的壓力過大產(chǎn)生的剪應(yīng)力和殘余應(yīng)力也很大，層縮變形等等原因，都會(huì)造成多層PCB的內(nèi)層產(chǎn)生短路而報(bào)廢。

五、鉆孔質(zhì)量對(duì)內(nèi)層短路的影響

1、孔位誤差分析

為了獲得高質(zhì)量、高可靠性的電氣連接，鉆孔后焊盤與導(dǎo)線的連接處最小要保持50μm。要保持這么小的寬度，鉆孔的位置精度要很高，產(chǎn)生的誤差要小于或等于工藝所提出的尺寸公差技術(shù)要求。但鉆小孔的孔位誤差主要由鉆床的精度、鉆頭的幾何形狀、蓋、墊板的特性和工藝參數(shù)而定。從實(shí)際生產(chǎn)過程所積累的經(jīng)驗(yàn)分析是由四個(gè)方面造成的：相對(duì)孔的真實(shí)位置鉆床的振動(dòng)造成的振幅、主軸的偏移、鉆頭進(jìn)入基板點(diǎn)所產(chǎn)生的滑移和鉆頭進(jìn)入基板后由于受玻璃纖維的阻力和鉆屑引起的彎曲變形。這些因素都會(huì)造成內(nèi)層孔位偏移而產(chǎn)生短路的可能性。

2、根據(jù)上述所產(chǎn)生的孔位偏差，為解決和排除產(chǎn)生誤差超標(biāo)的可能性，建議采用分步鉆孔的工藝方法，可以大減少鉆屑排除的效果和鉆頭溫升。因此，需要改變鉆頭的幾何形狀（橫截面積、鉆芯厚度、錐度、排屑槽角、排屑槽和長(zhǎng)度與刃帶比率等）來增加鉆頭的剛度，孔位精度就會(huì)大改善。同時(shí)還要正確的選擇蓋墊板和鉆孔的工藝參數(shù)，才能確保鉆孔的孔位精度在工藝規(guī)定的范圍以內(nèi)。除了上述保證條件外，外因也是必須注視的焦點(diǎn)。如果內(nèi)層定位不準(zhǔn)，在鉆孔時(shí)通孔偏位，也同樣導(dǎo)致內(nèi)層斷路或短路。