专利名称：影响印制板电气特性的制程因素管控方法
技术领域：
本发明涉及印制板的设计领域，尤其是一种影响印制板电气特性的制程因素管控方法。
背景技术：
品质是电子产品制造商保持其市场竞争力的关键因素，而电子产品的品质往往在其最初的设计阶段就已经大致决定。印制板(Printedcircuit Board，印制电路板，又称 PCB板)在电子产品中提供如下功能提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑；实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘；提供所要求的电气特性，如特性阻抗等；为自动焊锡提供阻焊图形，为元件插装、检查、维修提供识别字符和图形。因此，印制板的设计对电子产品的品质起着重要作用。对印制板的设计通常包括两种物理特性(physical rules)和电气特性 (electrical rules)的设计。所谓物理特性是指设计工程师指定基于物理尺寸的某些设计规则，如对线宽，线距，线长等方面的规则。而电气特性是指有关电特性或者电性能方面的设计规则，如布线延时控制，传输线的差分阻抗、传输讯号时的电压变化、讯号的振幅变化等。而对物理特性进行设计的本质是为了实现满足要求的电气特性的设计。因此，良好的电气特性是印制板品质的保障。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提出一种影响印制板电气特性的制程因素管控方法，其通过实验法确定影响电气特性的主要制程因素及其变化范围，以进行更精确稳健的印制板设计。所述的影响印制板电气特性的制程因素管控方法包括获取印制板的某电气特性的N笔量测数据，所述N为大于或者等于1的正整数；对上述N笔量测数据进行统计分析， 得到该N笔量测数据的特征值；获取影响该电气特性的η个制程因素，所述η为大于或者等于1的正整数；根据上述各制程因素的标准值，按照一个预设的变化范围，计算每个制程因素的最大值与最小值，从而获得每个制程因素的大、中、小三个参考值；利用田口方法构建对η个制程因素的第一实验设计表；根据上述第一实验设计表及对该第一实验设计表中每组实验进行模拟分析产生的电气特性的值，计算出每个制程因素的每个参考值对应的电气特性的平均值；根据每个制程因素的三个参考值对应的电气特性平均值的变化范围，对η 个制程因素进行排序；根据上述排序确定对电气特性影响相对较大的m个制程因素，所述m 为大于或者等于1且小于或者等于η的自然数；根据该m个制程因素利用反应曲面法构建第二实验设计表，将m个制程因素的三个参考值及其他(n-m)个制程因素的标准值带入第二实验设计表中，透过模拟分析计算出第二实验设计表中每组实验产生的电气特性的值； 根据第二实验设计表及利用该第二实验设计表计算出来的电气特性的值，拟合出一个以m 个制程因素为变量的电气特性的计算公式；及将上述得到的特征值代入上述电气特性的计算公式中，利用数学函数最优化方法计算出该m个制程因素的变化范围。相较于现有技术，本发明所提供的影响印制板电气特性的制程因素管控方法通过田口方法、反应曲面法等实验法确定影响电气特性的主要制程因素及其变化范围，以进行更精确稳健的印制板设计，其实验的次数少且效率高。
图1是本发明影响印制板电气特性的制程因素管控方法较佳实施例的实施流程图。图2是一个实例演示了某电气特性的N笔量测数据及其特征值。图3是一个实例演示了某电气特性的m个制程因素及每个制程因素的参考值。图4是一个实例演示了利用田口方法构建的第一实验设计表。图5用一个曲线图演示了不同制程因素对某电气特性的变化影响。图6是一个实例演示了根据对某电气特性的变化影响对制程因素的排序。图7是一个实例演示了利用反应曲面法构建的第二实验设计表。
具体实施例方式参阅图1所示，是本发明影响印制板电气特性的制程因素管控方法较佳实施例的实施流程图。本发明所述影响印制板电气特性的制程因素管控方法是全部或部分以计算机程序处理流程为基础，通过计算机执行按上述流程编制的计算机程序，对计算机外部数据进行控制或者处理的解决方案。如上所述，印制板的电气特性包括布线延时控制、传输线的差分阻抗、讯号传输时的电压变化、讯号的振幅变化等有关电特性或者电性能方面的设计规则。以下，本实施例以传输线的差分阻抗为例，配合图1-图7，介绍本发明影响印制板电气特性的制程因素管控方法的解决方案。步骤S10，参阅图2所示，获取对N个印制板的差分阻抗的量测数据。所述N为大于或者等于1的正整数。图2演示的实例中，N为100。步骤S11，对上述N笔量测数据进行统计分析，得到该N笔量测数据的特征值。所述特征值可以包括N笔量测数据中的最大值、最小值、平均值、标准差、及/或变异范围等。 参阅图2所示，差分阻抗的100笔量测数据中的最大值为104. 275，最小值为93. 198，平均值为98. 5211，标准差为2. 35688，及变异范围为11. 077。步骤S12，参阅图3所示，获取影响差分阻抗的η个制程因素。所述η为大于或者等于1的正整数。在图3所示的实例中，影响差分阻抗的制程因素包括讯号线宽(W)、讯号线距(S)、讯号铜箔厚度(t)、蚀刻内缩(SR)、介电系数(Er)、上层介质厚度(D2)、及下层介质厚度(Dl)。步骤S13，根据上述各制程因素的标准值，按照一个预设的变化范围，计算每个制程因素的最大值与最小值，从而获得每个制程因素的大、中、小三个参考值。所述标准值是使得电气特性，如差分阻抗达到目标值时每个制程因素的值。例如，当差分阻抗达到目标值 100 Ω时，如图3所示，讯号线宽(W)的标准值为4、讯号线距⑶的标准值为10、讯号铜箔厚度⑴的标准值为1. 3、蚀刻内缩(SR)的标准值为0. 5、介电系数(Er)的标准值为4. 3、上层介质厚度(拟)的标准值为8、及下层介质厚度(Dl)的标准值为5. 1。所述变化范围是指由于某种原因，各制程因素的值不能完全达到其标准值，而是与其标准值有一定差距。本发明预设该变化范围为最多上下浮动10个百分点。从而得到每个制程因素的最大值、最小值及中值(即标准值)三个参考值。步骤S14，参阅图4所示，利用田口方法构建对η个制程因素的第一实验设计表。 所述田口方法根据每个制程因素的参考值的个数构建出多组实验。本实施例中，每个制程因素包括大、中、小三个参考值，则利用田口方法可以构建出27组实验。其中，在这构建的 27组实验中，每个制程因素的三个参考值都会出现在9组实验中。例如，参照图4所示的 01 27组实验，可以看到01 09这9组实验需要用到讯号线宽(W)的最大值，10 18 这9组实验需要用讯号线宽(W)的中间值，及19 27这9组实验需要用讯号线宽(W)的最小值。此外，在步骤S 14中，还要将图3所示的每个制程因素的大、中、小三个参考值代入图4所示的第一实验设计表中，透过模拟分析计算出该第一实验设计表中每组实验产生的差分阻抗的值。步骤S15，根据上述第一实验设计表及对该第一实验设计表中每组实验进行模拟分析产生的差分阻抗的值，计算出每个制程因素的每个参考值对应的差分阻抗的平均值。 例如，参照图4所示，计算01 09组实验得到的差分阻抗的值的平均值，作为讯号线宽(W) 最大值对应的差分阻抗平均值，计算10 18组实验得到的差分阻抗的值的平均值，作为讯号线宽(W)中间值对应的差分阻抗平均值，及计算19 27组实验得到的差分阻抗的值的平均值，作为讯号线宽(W)最小值对应的差分阻抗平均值。又如，计算01 03、10 12及 19 21组实验得到的差分阻抗的值的平均值，作为讯号线距(S)最大值对应的差分阻抗平均值，计算04 06、13 15及22 M组实验得到的差分阻抗的值的平均值，作为讯号线距(S)中间值对应的差分阻抗平均值，计算07 09、16 18及25 27组实验得到的差分阻抗的值的平均值，作为讯号线距(S)最小值对应的差分阻抗平均值。步骤S16，根据每个制程因素的三个参考值对应的差分阻抗平均值的变化范围，对 η个制程因素进行排序。如图5所示，用一个曲线图演示了每个制程因素的每个参考值对应的差分阻抗平均值。如图6所示，演示了根据对上述差分阻抗平均值的变化范围对η个制程因素的排序。由图5、6可以了解，例如，讯号线宽(W)的最大值(4.4)对应的差分阻抗平均值为94. 43，讯号线宽(W)的最中间值(4)对应的差分阻抗平均值为98.沈，及讯号线宽(W) 的最小值(3. 6)对应的差分阻抗平均值为102. 4。因此，讯号线宽(W)的三个参考值对应的差分阻抗平均值的变化范围(即差量)为7. 96。又如，讯号线距(S)的最大值(11)对应的差分阻抗平均值为99. 44，讯号线距(S)的中间值(10)对应的差分阻抗平均值为98. 4，及讯号线距⑶的最小值(9)对应的差分阻抗平均值为97. 25。因此，讯号线宽(W)的三个参考值对应的差分阻抗平均值的变化范围(即差量)为7. 96。根据上述变化范围可以将η个制程因素进行排序讯号线宽(W)位于第二、讯号线距(S)位于第六、讯号铜箔厚度(t)位于第五、蚀刻内缩(SR)位于第七、介电系数(Er)位于第一、上层介质厚度(D2)位于第四、 及下层介质厚度(Dl)位于第三。根据该排列可以看出该η个制程因素的变化对差分阻抗的影响程度。其中，介电系数(Er)的变化对差分阻抗的影响最大，其次为讯号线宽(W)，第三为下层介质厚度(Dl)。步骤S17，根据上述排序确定对差分阻抗影响相对较大的m个制程因素。所述m为大于或者等于1且小于或者等于η的自然数。本实施例中，所述m为3。因此，该m个制程因素分别为介电系数(Er)，讯号线宽(W)，下层介质厚度(Dl)。步骤S18，参阅图7所示，根据该m个制程因素利用反应曲面法构建第二实验设计表，将m个制程因素的三个参考值及其他(n-m)个制程因素的标准值(即中间值)带入第二实验设计表中，透过模拟分析计算出第二实验设计表中每组实验产生的差分阻抗的值。参见图7 (A)，本实施例中，以介电系数(Er)，讯号线宽(W)，下层介质厚度(Dl)为三个轴向，构建一个正方体，根据正方体十二条边的中点及正方体的中心点的取值，构建如图7(B)所示的第二实验设计表。步骤S19，根据第二实验设计表及利用该第二实验设计表计算出来的差分阻抗的值，拟合出一个以m个制程因素为变量的差分阻抗的计算公式。根据图3所示各制程因素的参考值及图7所示的第二实验设计表拟合出来的差分阻抗的计算公式如下阻抗公式 Zdiff = 267. 685-14. 684*W_17. 2189*Er_26. 0471*Dl+0. 323947*W2+0. 452506*Er2+l. 01153扣12+0. 958375*WEr+0. 606312*WDl+0. 776867^ErDl。步骤S20，将步骤S 11中得到的特征值代入上述差分阻抗的计算公式中，利用数学函数最优化方法计算出该m个制程因素的变化范围。应该可以了解，根据对差分阻抗影响相对较大的m个制程因素的变化范围，电子产品制造商可以更好的控制该m个制程因素，以使制造出来的印制板的差分阻抗更稳定、 符合设计要求。
权利要求
1.一种影响印制板电气特性的制程因素管控方法，其特征在于，该方法包括 获取上述电气特性的N笔量测数据，并得到该N笔量测数据的特征值，所述N为大于或者等于1的正整数；获取影响该电气特性的η个制程因素，所述η为大于或者等于1的正整数； 根据上述各制程因素的标准值，按照一个预设的变化范围，计算每个制程因素的最大值与最小值，从而获得每个制程因素的大、中、小三个参考值；构建对η个制程因素的第一实验设计表，根据第一实验设计表及对该第一实验计划表中每组实验进行模拟分析产生的电气特性的值，计算出每个制程因素的每个参考值对应的电气特性的平均值；根据每个制程因素的三个参考值对应的电气特性平均值的变化范围，对η个制程因素进行排序；根据上述排序确定对电气特性影响相对较大的m个制程因素，所述m为大于或者等于 1且小于或者等于η的自然数；根据该m个制程因素构建第二实验设计表，透过模拟分析计算出第二实验设计表中每组实验产生的电气特性的值；根据第二实验计划表及利用该第二实验计划表计算出来的电气特性的值，拟合出一个以m个制程因素为变量的电气特性的计算公式；及将上述得到的特征值代入上述电气特性的计算公式中，利用数学函数最优化方法计算出该m个制程因素的变化范围。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述第一实验设计表是通过田口方法构建。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述第二实验设计表是利用反应曲面法构建。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电气特性为差分阻抗。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的制程因素包括讯号线宽、讯号线距、 讯号铜箔厚度、蚀刻内缩、介电系数、上层介质厚度及下层介质厚度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征值包括最大值、最小值、平均值、标准差及变异范围。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的变化范围为标准值上下浮动10 个百分点。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述m为3。
全文摘要
本发明提供一种影响印制板电气特性的制程因素管控方法。该方法量测一批印制板的某电气特性的值，并找出其中的最大值与最小值。利用田口方法对影响该电气特性的各个制程因素进行模拟实验，以找到对该电气特性影响相对较大的制程因素。利用反应曲面法拟合出该电气特性计算公式，并根据上述最大值与最小值计算出对该电气特性影响相对较大的制程因素的变化范围。本发明通过实验法确定影响电气特性的主要制程因素及其变化范围，以进行更精确稳健的印制板设计，其实验的次数少且效率高。
文档编号H05K3/00GK102404938SQ20101027973
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者李政宪, 苏晓芸, 赖盈佐 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司