改善厚铜连接盘开窗不一致方法研究

莫建修

（梅州市奔创电子有限公司，广东 梅州 514000）

0 引言

随着人们对电子、电器设备的功能要求的不断升级，为了满足大电流及高电压的需求，需要在印制电路板（printed circuit board，PCB）上增加铜导体厚度。PCB铜导体厚会影响导线和连接盘焊盘的精度，如发生贴装焊盘大小不规则性与原稿一致性问题，对于高精密度元器件贴装，容易造成贴装元器件（surface mounted devices，SMD）虚焊不牢固。本文通过一款PCB的实际生产和工程设计，探讨厚铜板生产过程中如何通过设计改善SMD 和焊盘保持客户原始设计一致性。

1 现状分析

1.1 异常板件检测

某款PCB 完成铜厚大于70 μm，料号正常蚀刻，阻焊曝光后发现SMD、焊盘残缺不规则性，异常位置主要体现在较小的SMD 和焊盘，在制板不良率达100%，异常原因为正常蚀刻后SMD 及焊盘出现不规则性残缺，如图1 所示。实测数据见表1，显示生产后变形不规则。板件异常位置主要体现在较小的SMD 及焊盘，经过蚀刻后，呈现出不规则的残缺变形。

表1 实测10组数据 单位：mm

1.2 生产过程管控

1.2.1 生产参数管控

线路生产过程中蚀刻段70 μm 厚铜管控参数见表2。生产过程中蚀刻掉多补部分，最终达到客户原稿尺寸的要求。

表2 生产参数管控

1.2.2 曝光管控

阻焊生产过程中曝光管控参数见表3，将不需要露铜部分的油墨固化掉。

表3 曝光管控项目

1.2.3 显影管控

阻焊生产过程中显影管控参数见表4 和表5，将需要露铜部分的油墨冲掉。显影放板时，将芯片IC面及BGA面朝下放。

表4 显影生产过程参数管控

表5 显影速度 单位：m·min-1

1.3 工程资料设计

工程通过Genesis 软件对外层线路SMD 及焊盘进行加大补偿，阻焊层进行负极性削开窗的操作处理，具体设计流程如下。

（1）线路层SMD、焊盘补偿方面，按制程铜厚要求加大补偿，在Edit Resize Global 对话框中，Size选项里面填上参数，执行Apply。

（2）阻焊层先将开窗转成焊盘，选择物件进行制造设计（design for manufacturing，DFM）→Clean up→Construct pads。

（3）遵循客户阻焊原稿设计要求，按制程能力将阻焊焊盘优化。在软件中选择DFM→阻焊层优化（Optimization）→Solder Mask Repair。

（4）为了确保SMD 及焊盘的一致性，模拟生产，将开在铜皮上或线上的开窗切除。先将优化好的阻焊层拷贝一层，选择线路层的铜皮和线反套阻焊层，在整体表面化后，再将拷贝层拷贝到阻焊层里面，如图2所示。

图2 工程优化后的资料

1.4 小结

综合以上设计、生产过程管控等方面排查结果来看，该料号因蚀刻过大，板件SMD 及焊盘残缺不规则，阻焊曝光后SMD 大小形状不符合客户的原始要求。

（1）厚铜蚀刻量较大，导致蚀刻后较小的SMD及焊盘呈现不规则形状。

（2）因蚀刻量过大，阻焊曝光后流锡槽过大，SMD及焊盘呈现不规则形状。

（3）工程设计模拟生产管控优化数据过小，实际生产的板子SMD 及焊盘达不到客户的原始要求。

2 优化改善措施

2.1 优化工程资料设计

工程重新通过Genesis 软件对外层线路SMD及焊盘进行优化，阻焊层按客户原稿整体增加0.05 mm操作处理，具体设计流程如下。

（1）先将阻焊层按客户原稿整体增加0.05 mm，在Edit Resize Global 对话框中，Size 选项里面填上参数，执行Apply。

（2）使用阻焊层焊盘拷贝到外层线路整体增加0.06 mm，在Edit Copy Other Layer 对话框中，Layer name 选择外层，Resize by 填上参数，执行Apply。

（3）根据制程能力要求优化外层线路间距，满足生产过程管控。在软件中选DFM→Optimization→Signal Layer Opt优化间距。

（4）为了确保SMD 及焊盘的一致性，以上优化设计在模拟生产过程中，对蚀刻量大小做出补偿值并优化了阻焊油墨曝光。优化阻焊开窗做成on-pad 的方式，外层焊盘比阻焊开窗单边大0.03 mm，如图3所示。

图3 优化阻焊开窗

2.2 改善效果验证

优化改善后的成品图如图4 所示，成品数据见表6，符合客户的原始要求。

表6 优化后的10组成品数据 单位：mm

图4 优化改善后的成品

3 结语

通过工程优化设计参数，在生产管控参数不变的前提下，做出的板的大小形状符合客户的原稿要求。针对厚铜板特殊板件，可以通过以上优化措施，达到改善SMD及焊盘一致性的目的。