分級(jí)分段金手指精度控制方法

呂紅剛 宋江珂 張 建

（東莞生益電子有限公司，廣東 東莞 523039）

1 前言

分級(jí)分段金手指在設(shè)計(jì)上突破原始金手指的設(shè)計(jì)理念，將金手指設(shè)計(jì)為長(zhǎng)短不一或分段的結(jié)構(gòu)，這樣在信號(hào)傳輸過(guò)程中形成有效的時(shí)間差，便于高頻信號(hào)的傳輸，而且可以實(shí)現(xiàn)帶電熱拔插技術(shù)，對(duì)后續(xù)的升級(jí)維護(hù)有非常大的便利。另外此技術(shù)還大大促進(jìn)了基站控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化和功能模塊化，實(shí)現(xiàn)一種控制板可以在不同產(chǎn)品上運(yùn)用，大大降低了成本。分級(jí)分段金手指是由國(guó)外提出的一項(xiàng)新興技術(shù)，該技術(shù)具有產(chǎn)品集成度高（連接器密度高）、占用空間?。?U尺寸）、升級(jí)與維護(hù)簡(jiǎn)便（直接插拔）等優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)頂尖通訊設(shè)備商在考察了該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以后將其直接運(yùn)用在CDMA基站的控制設(shè)備上面，并已經(jīng)成功將此技術(shù)推廣到TD、WCDMA、CDM2000等3G系統(tǒng)上。隨著3G網(wǎng)絡(luò)的不斷推廣，分級(jí)分段金手指也必將有著更加廣闊的前景。我司采用獲得專(zhuān)利授權(quán)的選擇性感光濕膜（后簡(jiǎn)稱(chēng)選擇濕膜）法制作分級(jí)金手指，其產(chǎn)品質(zhì)量控制能力是開(kāi)拓該類(lèi)市場(chǎng)的重要依靠。

2 分級(jí)分段金手指定義與要求

2.1 分級(jí)分段金手指定義

分級(jí)金手指：使用選擇濕膜工藝及匹配流程實(shí)現(xiàn)單元內(nèi)同時(shí)制作出不同長(zhǎng)度金手指的工藝（圖1）。

分段金手指：使用選擇濕膜工藝及匹配流程實(shí)現(xiàn)同一根金手指中間按客戶要求任意長(zhǎng)度分隔的工藝（圖2）。

圖1

圖2

2.2 分級(jí)分段金手指尺寸要求

圖3

3 選擇濕膜法尺寸影響因素分析

3.1 選擇濕膜方法制作分級(jí)分段金手指原理

在鍍金手指前，采用感光濕膜，在金手指位置曝光產(chǎn)生圖形，鍍金后再完成蝕刻退膜，形成無(wú)導(dǎo)線的分級(jí)分段金手指，示意圖如圖4。

圖4

3.2 選擇濕膜制作影響尺寸因素分析

選擇濕膜法制作分級(jí)分段金手指，選擇濕膜采用圖形轉(zhuǎn)移的方式進(jìn)行生產(chǎn)，圖5用魚(yú)骨圖分析影響選擇濕膜尺寸的因素：

圖5

通過(guò)魚(yú)骨圖分析，我們發(fā)現(xiàn)影響選擇濕膜尺寸超差的因素很多，人員、機(jī)器設(shè)備、物料、方法法和環(huán)境都有影響。其中，通過(guò)對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)，設(shè)備進(jìn)行調(diào)試維護(hù)，物料進(jìn)行檢驗(yàn)，環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，能夠有效的降低甚至消除人、機(jī)、物、環(huán)的影響。下面重點(diǎn)從方法面上對(duì)影響選擇濕膜尺寸的因素進(jìn)行分析，包括不同工藝參數(shù)、菲林尺寸補(bǔ)償控制及對(duì)位精度的設(shè)定。

3.3 工藝參數(shù)的變化對(duì)濕膜尺寸的影響分析

影響選擇濕膜尺寸主要有選擇濕膜厚度、預(yù)烘參數(shù)、曝光能量三個(gè)方面因素影響。

3.3.1 選擇濕膜厚度的影響

采用絲網(wǎng)印刷，研究不同厚度情況下，曝光級(jí)數(shù)與厚度、濕膜寬度與厚度的影響，結(jié)果如圖6：

圖6 濕膜寬度與濕膜厚度關(guān)系

從圖6來(lái)看，隨著濕膜厚度的增加，濕膜的寬度增加明顯。濕膜厚度由25 μm增加至75 μm，濕膜寬度由0.200 mm增加至0.35 mm。分析原因，是由于濕膜是向外滲油，厚度越大，滲油就越明顯。根據(jù)此數(shù)據(jù)，設(shè)定濕膜厚度40 μm ～ 45 μm，便于后續(xù)精度控制。

3.3.2 預(yù)烘參數(shù)的影響

絲印參數(shù)固定不變，控制濕膜厚度在40 μm ～45 μm范圍內(nèi)，選用不同參數(shù)烘板，分析濕膜寬度分布，結(jié)果如圖7。

圖7 不同烘板參數(shù)濕膜寬度

從圖7分析，增加烘板時(shí)間或升高烘板溫度，濕膜寬度均有下降趨勢(shì)，且公差會(huì)隨之減小。但提高烘板條件會(huì)增加退膜難度、增加菲林補(bǔ)償，而且在70 ℃ /30 min條件下仍可保證0.03 mm極差，因此不宜將烘板參數(shù)調(diào)高。此處選擇70 ℃/30 min烘板條件。

3.3.3 曝光能量的影響

控制濕膜厚度在40 μm ～ 45 μm，預(yù)烘參數(shù)70 ℃/30 min，試驗(yàn)選用不同曝光能量，同時(shí)記錄曝光尺，結(jié)果見(jiàn)圖8。

圖8 濕膜寬度隨曝光能量變化趨勢(shì)圖

從圖8的結(jié)果來(lái)看，隨著曝光指數(shù)的增加，曝光尺曝光級(jí)數(shù)和濕膜寬度相應(yīng)增加。選取160～200的曝光指數(shù)最佳，此時(shí)濕膜寬度不會(huì)過(guò)小、區(qū)間內(nèi)變化不明顯、且公差可控。

3.3.4 綜合結(jié)果

絲網(wǎng)印刷，濕膜厚度控制40 μm ～ 45 μm，70 ℃/30 min烘板，曝光指數(shù)160～200，為選擇濕膜制作最優(yōu)條件。

3.4 分段金手指濕膜菲林尺寸補(bǔ)償設(shè)計(jì)分析

3.4.1 菲林尺寸、濕膜后寬度與成品間距（L2）對(duì)應(yīng)關(guān)系分析

以菲林尺寸0.20 mm設(shè)計(jì)值進(jìn)行設(shè)計(jì)，按前述優(yōu)選參數(shù)進(jìn)行制作，測(cè)量濕膜制作后和成品間距（L2）數(shù)據(jù)，結(jié)果如表1。

表1

3.4.2 對(duì)菲林進(jìn)行補(bǔ)償

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，將菲林設(shè)計(jì)補(bǔ)償設(shè)為-0.023 mm，再次制作測(cè)量精度結(jié)果，蝕刻Ⅱ后分段間距范圍控制在0.19 mm ～ 0.22 mm，Cpk值為2.1，較菲林未補(bǔ)償時(shí)進(jìn)一步提升。

3.5 提升選擇濕膜對(duì)位精度

3.5.1 增加對(duì)位焊盤(pán)和檢查焊盤(pán)

由于L1精度主要受選擇濕膜位置與圖形對(duì)位精度影響，為了提高手動(dòng)對(duì)位精度，在每個(gè)單元對(duì)角增加對(duì)位焊盤(pán)與檢查焊盤(pán)，對(duì)位焊盤(pán)用于對(duì)位員工觀察，檢查焊盤(pán)用于選擇濕膜顯影后員工檢查對(duì)位情況。根據(jù)設(shè)計(jì)公差±0.15 mm要求，此處對(duì)位精度設(shè)置0.05 mm即可。

按前述控制條件增加對(duì)位焊盤(pán)和檢查焊盤(pán)，制作結(jié)果，長(zhǎng)度能力Cpk 3.32，能力足夠，方法有效。

4 工藝規(guī)范與控制計(jì)劃建立與效果評(píng)價(jià)

在確定以上關(guān)鍵過(guò)程控制點(diǎn)后，建立了工藝規(guī)范與控制計(jì)劃，主要包括：

（1）選擇性感光濕膜物料控制；

（2）絲印參數(shù)與濕膜厚度控制；

（3）預(yù)烘參數(shù)控制；

（4）對(duì)位圖形設(shè)計(jì)與對(duì)位方法；

（5）曝光參數(shù)控制；

（6）顯影參數(shù)控制；

（7）顯影后鍍金手指前濕膜尺寸標(biāo)準(zhǔn)與抽檢；

（8）成品抽檢。

按以上規(guī)范進(jìn)行批量生產(chǎn)后，持續(xù)收集數(shù)據(jù)，分級(jí)分段金手指尺寸L1精度能力可達(dá)到1.60，L2精度能力可達(dá)到2.20。

在建立規(guī)范后，極大的改變了原制造過(guò)程控制不穩(wěn)定問(wèn)題，過(guò)程重復(fù)性高，制作窗口寬，過(guò)程中可及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并及時(shí)糾正。產(chǎn)品合格率大幅提高，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，為開(kāi)拓該類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]林金堵, 龔永林.信息產(chǎn)業(yè)部電子行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心[M].現(xiàn)代印制電路基礎(chǔ), 印制電路行業(yè)協(xié)會(huì), 2001,2.