【品質工程】Land Size Requirements IPC-2221 & IPC2223

多層板的對位問題

Jeff目前在一間軟板公司上班，接觸到很多關於layer to layer對位的問題。其實這些問題說來也是很單純，講簡單一點就是如何在線路曝光、壓合以及鑽孔的過程中做到位的問題罷了。這中間不僅要有機構的知識，更要有統計製程管控的知識，如此才有機會在多道製程中間做到IPC的要求。

焊接盤設計需求
Land Requirements

在多層板中，由於層跟層之間的對位精準度會影響到電路板的可靠性，因此對於焊接盤Land以及孔環Annual Ring的尺寸以及對位公差有特定要求，RD在設計電路板時必須考慮到生產的變異以及產品的可靠性。當允許時，焊接盤與孔環的尺寸都是越大越好；這樣才能吸收最多的製程組裝公差。

為此，IPC提出Land Size最小必須大於a + 2b + c

其中

a = 處理後孔的最大直徑
b = 最小的孔環需求
c = 標準組裝公差(詳見表格)

以下依序介紹a, b ,c的細節

處理後孔的最大直徑
Maximum diameter of the finished hole(a)

對於外層來說，要考量到處理過後的最大孔徑，所以這個值會比較小；
對於內層來說，要考量的就只有鑽孔的直徑，這個值會比較大。

最小孔環需求
Annual Ring Requirements(b)

表格內列出的不同層別的孔環所需要的尺寸，可以看到無論在何種Class規範，孔環的尺寸需求是不變的；唯一有變化的是根據內層跟外層的差異，孔環的需求尺寸會出現變化。

孔環	Class 1, 2, 3
內層支撐	25.0 um
外層支撐	50.0 um
外層無支撐	0.15 mm

External Annual Ring

如表格所述，外層的孔環需求最小是25um。

Internal Annual Ring

如表格所述，內層的孔環需求最小是50um。

標準組裝公差
Standard fabrication allowance(c)

• IPC-2221 最小的公差設計

Level A	Level B	Level C
0.4 mm	0.25 mm	0.2 mm

1. 如果銅箔厚度大於1oz，每多1oz就要增加50um的組裝公差
2. 超過八層再多加50um

• IPC-2223 軟板增加了更多的組裝公差

Level A	Level B	Level C
0.5 mm	0.4 mm	0.3 mm

1. 如果銅箔厚度大於1oz，每多1oz就要增加0.05mm的組裝公差
2. 超過八層再多加0.05mm
3. 額外通孔架構的多層設計須多加0.05mm
4. 參考IPC-2221對於A, B, C的定義

多層板的設計查核清單Checklist

基於以上內容，我們可以提出以下查核清單，便於設計階段的產品檢視：

1. 對位精度要求：根據應用需求確定對位精度要求，包括位置精度、旋轉精度等，並選擇適當的製程和設備進行設計。
2. 外部線路對位：檢查外部線路的對位是否符合要求，包括線路寬度、線路間距、銅箔厚度等。
3. 內部線路對位：檢查內部線路的對位是否符合要求，包括內部線路與焊接盤的對位、內部線路與內部線路的對位等。
4. 內部層與外部層的對位：檢查內部層與外部層的對位是否符合要求，包括對位公差、製程變異、結構設計等。
5. 孔與鑽孔對位：檢查孔與鑽孔的對位是否符合要求，包括孔環尺寸、孔與鑽孔之間的對位精度、孔壁的尺寸等。
6. 製造過程中的對位控制：檢查製造過程中的對位控制是否符合要求，包括曝光、壓合、鑽孔、切割等製程中的對位控制。
7. 組裝過程中的對位控制：檢查組裝過程中的對位控制是否符合要求，包括元件安裝、焊接、檢測等。
8. 測試過程中的對位控制：檢查測試過程中的對位控制是否符合要求，包括板間測試、線路測試、信號測試等。
9. 設計文件的檢查：檢查設計文件中是否有對位相關的規定和要求，確保設計文件的準確性和完整性。
10. 檢測和驗證：檢測和驗證多層板對位設計是否符合要求，包括靜態和動態測試、掃描電子顯微鏡檢測、X光檢測等。