subj：6sigma项目跟板内阻抗板件质量改进.doc

6Sigma项目之板内阻抗板件质量改进 项目名称：板内阻抗板件质量改进 项目负责人： 杨晓新 整理：袁欢欣 DATE：2007-7- 项目组成员：苏藩春、苏培涛、袁欢欣、谢少英、郑国光、张小腾 问题陈述 随着高频印制电路板需求量不断增多，PCB中作为信号传输线的金属导线不仅要符合“通、断”等电气流通，更要保持其所需要的传输信号完整性、可靠性、精确性等要求，即需要高精度控制特性阻抗。Adtran客户板件从去年7月份开始，部分板件有100%控制板内阻抗需求，由于之前我司对阻抗的监控都是通过板边Coupon进行的，对板内阻抗控制暂无相关制作经验，导致去年7-8月首批加工生产板内阻抗测试合格率只有50%，该类型产品成品率只有70%左右，远低于目标要求，且过程控制不稳定，增加了公司板内阻抗板件的生产成本。 界定(D) 定义：特性阻抗(Characteristic Impedance)即为高频讯号或电磁波在电子机器讯号传输线传输时所受到阻力，具体指电阻、电感和电容三者对交流电流的共同阻碍作用大小，简称阻抗。因难以实现对PCB内部真实走线进行阻抗测量，PCB生产商一般都会在PCB周围加上测试Coupon。但Coupon考虑比较理想化，板内阻抗设计可更忠实地代表板内的实际走线。 项目任务：通过数据分析，从设计、过程控制进行优化，提升加工控制能力。 测量(M) 测量过程图：内层图形转移→百倍镜检查线宽→ →AOI→ → 碱蚀(100％检查板内阻抗)→ → 物理室100％测内/外层板内阻抗。 我司生产的第一个Adtran板内阻抗控制要求的板件007652A阻抗测试值总体情况不够稳定，且存在一定量的阻抗超差，过程能力Cpk仅0.6-0.8左右，难以达到≥1.33的稳定状态。 经过一段时间的分析、总结，在接下来的一段时间内，板内阻抗过程控制勉强可以达到Cpk≥1.33，但板内阻抗控制中值极不理想(Av实测值平均与客户要求中值相差7%左右)，阻抗超差问题仍不容乐观。 分析(A) 选择变量，鱼骨图分析如下： 蚀刻线宽控制不严 蚀刻线宽控制不严 AOI检查阻抗线缺点不严 阻抗测试方向不同 阻抗测试人员操作探针技术变更 图形转移曝光能力不均 蚀刻均匀性、蚀刻因子不够 平板/图电电镀不均 阻抗测试仪精度/重复性不够 百倍镜检查线宽精度不够 层压板介质层厚度不均 层压板树脂含量不均 板内阻抗与板边Coupon不同 设计阻抗理论值补偿 菲林受环境温湿度影响缩涨 物理室阻抗测试房温湿度变化 人 机 料 法 环 板内阻抗超差 改善(I) 方法方面 板内阻抗和板边Coupon区别 经分析，尽管测试coupon具有和主PCB相同的叠层和迹线构造，可以反映线路板的阻抗是否合格，但不能非常精确地忠实代表板内阻抗。图1为典型的PCB测试用Coupon和板内阻抗真实走线。 可以看出Coupon和板内阻抗二者间存在较大的差别： A) 虽二者走线间距、走线宽度一致，但coupon测试点的间距一般固定为100mil(即最初的双列直插式IC接脚间距)，而板内真实走线的末端(即芯片接脚)间距是不同的，随着QFP、PLCC、BGA封装的出现，芯片接脚间距远小于双列直插式IC封装间距。这种差分走线末端间距与走线间距差别引起阻抗不连续，带来不同的阻抗测试结果。 B) Coupon走线是理想化的直线，而PCB板内阻抗线因各种因素导致走线设计不规则，如下图所示： 这种不断拐弯的传输线本身就构成了一个复杂的滤波器，由于滤波作用使得高速信号不断损耗、反射而衰减，测试阻抗值在走线弯折处变得不连续。 C) Coupon与板内阻抗走线在整个PCB上的位置不同。Coupon一般位于PCB边缘，在PCB出厂时往往会被生产商去掉。而板内阻抗真实走线的位置则相当多样，有的靠近电路板边缘，有的位于板中央。 针对这种差别，从方法设计方面加以系统改善板内阻抗： 优化板内阻抗线宽补偿。相对于板边Coupon，位于板中央的板内阻抗线蚀刻药水交换较慢，存在一定的“水池效应”；且板内阻抗线容易受图形本身影响、钻孔影响，线宽补偿难度远远高于板边Coupon。按目前正常的线宽补偿，双线板内阻抗一般都要超出控制下限3-4?。通过走首板逐步确定板内阻抗线宽补偿量，曾一次或多次减小9717A、9468A、9433A、9213A、8572A、8543A等编号的线宽补偿。一般而言，0.5OZ可正常补偿，1OZ仅需补偿0.5-0.75mil，2OZ仅需补偿1-1.5mil左右。 优化板内阻抗线路拐角。Adtran客户板内阻抗线一般存在多个拐角(如8171A存在36个拐弯)，客户曾部分有约90o(或 ? 90o)线迹转向设计，该转弯处导体面积增加，导致寄