就多層PCB的開發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程而言，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些產(chǎn)品質(zhì)量問題，尤其是多層PCB的內(nèi)層。隨著電子組裝向更高密度發(fā)展，布線密度越來(lái)越高，內(nèi)外線也很多。寬度和間距0.10-0.075mm，小孔和微孔之間有埋孔和盲孔。如球柵陣列——一種組裝結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)組裝結(jié)構(gòu)的要求，PCB的設(shè)計(jì)和制造必須滿足其外層布線密度0.10-0.125mm，內(nèi)層0.10-0.075mm，孔經(jīng)為0.25-0.35mm的設(shè)計(jì)要求以及它是六層板，這需要層間非常精確的對(duì)齊。但往往由于工藝錯(cuò)誤，多層PCB的內(nèi)層有時(shí)會(huì)發(fā)生短路。而其內(nèi)層短路是多層PCB最大的質(zhì)量問題。這是因?yàn)槿绻鄬覲CB的內(nèi)層有短路缺陷，就會(huì)成為難以修復(fù)的產(chǎn)品。如果在電裝之后發(fā)現(xiàn)此類缺陷，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，要解決多層PCB的內(nèi)層短路問題，首先要明確產(chǎn)生內(nèi)層短路的主要工藝因素，然后才能有針對(duì)性地采取相應(yīng)的工藝對(duì)策。

一、原材料對(duì)內(nèi)短路的影響：

多層PCB材料的尺寸穩(wěn)定性是影響內(nèi)層定位精度的主要因素。還必須考慮基板和銅箔的熱膨脹系數(shù)對(duì)多層PCB內(nèi)層的影響。從所用基材的物理性能分析，層壓板都含有聚合物，其主要結(jié)構(gòu)在一定溫度下會(huì)發(fā)生變化，即俗稱的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是許多聚合物的獨(dú)特性質(zhì)，僅次于熱膨脹系數(shù)，是層壓板最重要的特性。在兩種常用材料的對(duì)比分析中，環(huán)氧玻璃布層壓板和聚酰亞胺的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度分別為Tg120℃和230℃。當(dāng)溫度低于150℃時(shí)，環(huán)氧玻璃布層壓板的自然熱膨脹約為0.01in/in，而聚酰亞胺的自然熱膨脹僅為0.001in/in。

從相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)可知，層壓板在X、Y方向的熱膨脹系數(shù)每升高1℃在12-16ppm/℃之間，Z方向的熱膨脹系數(shù)在100-200ppm之間/°C，大于 X 和 Y 方向。一個(gè)數(shù)量級(jí)。但在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度超過(guò)100℃時(shí)，層壓板與孔體之間的Z軸膨脹不一致，差異變大。電鍍通孔的自然膨脹率低于周圍的層壓板。由于層壓體的熱膨脹比多孔體快，這意味著通孔體在層壓體的變形方向上被拉伸。這種應(yīng)力條件在通孔體中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。當(dāng)溫度升高時(shí)，拉應(yīng)力將繼續(xù)增加。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)通孔鍍層的斷裂強(qiáng)度時(shí)，鍍層就會(huì)破裂。同時(shí)，層壓板較高的熱膨脹率顯著增加了內(nèi)導(dǎo)體和焊盤上的應(yīng)力，導(dǎo)致導(dǎo)體和焊盤開裂，造成多層PCB內(nèi)層短路。因此，在制造BGA等高密度封裝結(jié)構(gòu)時(shí)，必須仔細(xì)分析PCB原材料的技術(shù)要求，基材與銅箔的熱膨脹系數(shù)必須基本匹配

二、薄膜制作和使用錯(cuò)誤對(duì)內(nèi)短的影響

電路圖形的制作通過(guò)CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終電路圖像傳輸比例為1:1。然后用轉(zhuǎn)移法生成產(chǎn)生用的重氮薄膜。制板用的底片在轉(zhuǎn)化生成過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)人為和機(jī)械誤差。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的開發(fā)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，往往容易出現(xiàn)以下幾個(gè)方面的偏差：
1、層間打定位孔時(shí)，由于視覺誤差，層間會(huì)出現(xiàn)偏差。
2、將光繪膜復(fù)制到重氮膜時(shí)，人為和設(shè)備造成的偏差。
3、底片轉(zhuǎn)移電路圖形成像過(guò)程中產(chǎn)生的位移現(xiàn)象，導(dǎo)致成像孔位置的偏差。
4、底片在存放和使用過(guò)程中，由于溫度和濕度的影響，底片基體發(fā)生伸長(zhǎng)和收縮，導(dǎo)致底片通孔位置出現(xiàn)偏差。
5、圖形傳輸過(guò)程中人為視覺差異和定位精度造成的孔位偏差。
6、薄膜本身質(zhì)量造成的偏差。
這些都是PCB制造過(guò)程中的綜合誤差。根據(jù)軍用標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，綜合誤差值不應(yīng)大于導(dǎo)線的寬度。如果超出標(biāo)準(zhǔn)和工藝規(guī)定的尺寸范圍，就會(huì)造成多層PCB內(nèi)層短路。為保證薄膜生產(chǎn)質(zhì)量和使用質(zhì)量的可靠性，必須加強(qiáng)過(guò)程的監(jiān)控和管理，使制造BGA結(jié)構(gòu)器件所需的多層PCB必須正確、可操作、有效地進(jìn)行生產(chǎn)，每道工序從進(jìn)料開始。性過(guò)程的方法和對(duì)策。

三、定位系統(tǒng)的方法精度影響內(nèi)部短路
在成膜、電路圖案制作、疊層、壓合、鉆孔過(guò)程中，必須進(jìn)行定位。至于所采用的定位方法的類型，需要認(rèn)真研究和分析。這些需要定位的半成品，會(huì)因?yàn)檫x擇的定位精度的不同，造成一系列的技術(shù)問題，稍有不慎就會(huì)造成多層PCB內(nèi)層短路。定位方法的選擇應(yīng)根據(jù)所選定位的準(zhǔn)確性、適用性和有效性來(lái)確定。多層PCB的層與層之間對(duì)位的方法很多，主要有以下八種：
⊙兩個(gè)圓孔的銷定位方式。
⊙一孔一槽定位方式。
⊙三孔或四孔定位方式。
⊙四槽孔定位方式。
⊙MASS LAMINATE定位方式。
⊙定位粘貼定位方式。
⊙蝕刻后的定位方式。
⊙X射線鉆孔定位孔法。

就這八種工藝方法而言，在精度和可靠性分析方面，四槽孔定位工藝方法適合這種六層PCB的定位加工。當(dāng)然影響多層PCB定位精度的因素有很多。制造中使用的光繪膜、疊層芯材、上背板和定位設(shè)備、生產(chǎn)工藝設(shè)備、工藝環(huán)境條件、工藝技術(shù)以及加工操作中多種因素綜合作用的結(jié)果。由于定位精度的差異和工藝方法的選擇，最容易造成多層PCB內(nèi)層移位，導(dǎo)致內(nèi)層產(chǎn)生質(zhì)量問題——內(nèi)層短路。

四、內(nèi)層蝕刻質(zhì)量對(duì)內(nèi)層短路的影響
內(nèi)層蝕刻工藝容易產(chǎn)生未被蝕刻掉的殘留銅點(diǎn)。這些殘留的銅有時(shí)非常少。如果不使用光學(xué)測(cè)試儀進(jìn)行直觀檢查，肉眼很難發(fā)現(xiàn)，就會(huì)被帶到層壓過(guò)程中，將殘留的銅壓入多層PCB內(nèi)部。由于內(nèi)層密度高，殘留的銅最有可能搭接在兩根線之間，造成多層PCB內(nèi)層短路。

五、層壓工藝參數(shù)對(duì)內(nèi)短路的影響
內(nèi)層板在層壓時(shí)必須用定位銷定位。如果裝板時(shí)使用的壓力不均勻，內(nèi)層板的定位孔就會(huì)變形，壓合時(shí)用過(guò)大的壓力造成的剪應(yīng)力和殘余應(yīng)力也很大，層層收縮，變形等，會(huì)導(dǎo)致多層PCB內(nèi)層短路報(bào)廢。

六、鉆孔質(zhì)量對(duì)內(nèi)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)線的連接應(yīng)保持在至少50μm。要保持這么小的寬度，鉆孔的位置精度必須非常高，產(chǎn)生的誤差必須小于或等于工藝提出的尺寸公差的技術(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)決定。從實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)分析是由四個(gè)方面引起的：鉆孔機(jī)相對(duì)于孔的實(shí)際位置的振動(dòng)引起的振幅，主軸的偏差，鉆頭所在點(diǎn)引起的滑動(dòng)進(jìn)入基體，以及鉆頭進(jìn)入基體引起的沖擊。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)孔位置偏移和短路的可能。

2、根據(jù)上述孔位偏差，為解決和排除誤差過(guò)大的可能性，建議采用分步鉆孔工藝，可大大降低鉆屑清除的影響和鉆頭的溫升。因此，需要改變鉆頭的幾何形狀（截面積、芯厚、錐度、排屑槽角、排屑槽和長(zhǎng)刃比等），以增加鉆頭的剛性，提高鉆頭的剛性。孔位精度將大大提高。同時(shí)要正確選擇蓋板和鉆孔的工藝參數(shù)，保證鉆孔位置的精度在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)。除了上述保證條件外，外部因素也是關(guān)注的焦點(diǎn)。如果內(nèi)層定位不當(dāng)，鉆孔時(shí)通孔偏移，也會(huì)造成內(nèi)層開路或短路。