雅鑫達講解pcb多層線路板先進技術

2017-06-30 雅鑫達 971

先進的PCB多層線路板製造技術:    

增層法製作高密度內層連接(HDI)印製板的製造工藝;

半加成法(Semi-additive)製作精密細線(0.08mm/0.08mm線寬線距)技術;

熱固油墨積層法(簡稱TCD)技術;

電鍍填平盲孔技術(Via Filling);

高檔次特殊材料印製板製造技術等。

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1.    增層法製作高密度內層連接(HDI)PCB線路板技術

增層法是一種配合盲孔板製造的新技術,其方法是先按普通多層板加工方法,先加工出內層,之後上下各疊加上一層,兩層或更多層,我們稱為增層或SBU層。SBU層與其相鄰層間靠微通孔(即盲孔)相連通。要真正掌握這種技術,必須首先掌握以下技術:

A.激光鑽孔技術

雖然使用激光鑽孔機就可以鑽出2mil-8mil的盲孔,但激光鑽孔技術比普通機械鑽孔複雜很多,當S反材料不同,板厚度不同,孔徑不同時所需激光的能量不同。因此我們必須經過係統的試驗和測試,才能找出適合各種板的鑽孔參數,從而保證鑽孔品質。

B.微通孔電鍍技術

HDI板中通常含有埋孔和盲孔,埋孔孔徑為0.3mm左右,盲孔孔徑為0.1-0.15mm。而普通PCB中最小通孔孔徑為0.5mm,沒有盲孔。因此要生產HDI板,盲孔電鍍就是必須要解決的問題。
采用正反脈衝電鍍電源,並配合改進電鍍線設計,從而可以保證盲孔孔內鍍層與其表麵鍍層厚度比接近或高於1:1,保證HDI板具有良好的可靠性。

C.精細線條製作技術

高密度線路板的另一個特點是具有很小的線寬與線間距。要製作4mil以下的線條,采用傳統的刻板機,刻板液是難以實現的。需要用先進的DES(顯影,蝕刻,脫膜)線,並配合適合的幹膜及曝光技術方可實現。研究重點放在3mil/3mil線寬線距的製作上,進而研究2mil/3mil,2mil/2mil。

2.    熱固油墨積層法技術(簡稱TCD技術)

TCD技術是用絲印熱固型油墨後進行全板無電沉銅的方法替代壓板的方法製作HDI板中SBU層的新技術。
TCD技術的優點是:
A.    SBU層介電厚度可調。用戶需要多厚的介電層,就要以絲印多厚的熱固油墨,而不用再受半固人片固定厚度的限製。
B.    激光鑽孔容易實現。因為油墨的主要成分是樹脂,不含玻璃,比起打半固化片中的環氧玻璃布,所需的激光能量較低,而且也較穩定,因此鐳射鑽孔易控製。
C.    製造成本大大降低。因鐳射鑽玻璃布技術難於控製,故一些廠家先用不含玻璃布的帶有半固化樹脂的銅箔(簡稱RCC)進行壓板。這種RCC隻有日本生產且價格昂貴,因此采用TCD技術可不必使用RCC即達到相同效果。
D.    使生產工藝簡化。TCD工藝中印好油墨後可直接用激光鑽孔,而若選用RCC等其它材料,則需先在板上要鑽孔的位置開出銅窗,之後方能進行激光鑽孔。
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TCD工藝主要包含以下技術內容:

A.    塞孔技術

在絲網印刷熱固油墨之前,應先用塞孔油將內層的通孔塞滿。如不先塞孔,印油後會在孔口處發生凹陷,孔內存有氣泡。而表麵的不平整直接會影響線路的製作,孔內的氣體則會在加熱的條件下膨脹,現使PCB板不能通過熱衝擊測試,由此可見塞孔質量至關重要。因此,必須保證板上的每一個孔100%的塞滿。

B.    網印技術

對於TCD技術,網印質量是關鍵之一。如何控製所印油厚在完全固化之後符合客戶所要求的厚度,如何保證印油的平整度,如何控製板經印油,烘烤後的漲縮,如何控製板麵的翹曲度等都是至關重要的,必須要解決的問題。

C.    印油層表麵粗化技術

印油層表麵隻有經過很好的粗化處理,才能保證PTH之後油層與銅層之間有較好的結合力。當在銅層製出線路後,線拉力應≥1.0kg/cm。

D.    無電沉銅技術

在印油層表麵全板無電沉銅與普通製板的孔金屬化有很大不同。普通板的孔金屬化(簡稱PTH)過程是在孔內絕緣層上沉積一層銅,使得經過該孔的各個層導通。而印油表麵全無電沉銅則要求在保證導通孔內的情況正盲孔及表麵均勻沉積,經電鍍加厚後,其與油層的線拉力應達到標準要求,而且經過熱衝擊(260℃,20s)後無分層現象。這就要求無電沉銅時的起始反應速度較慢,內應力較小,否則經熱衝擊後即會分層。

3.    半加成法製作精密細線技術

半加成法的主要工藝流程是:在全板無電沉銅(一般銅層厚<0.1mil,進行轆幹膜,曝光,顯影工序,然後對線條和孔位置進行圖行電鍍,電鍍後褪掉幹膜進行刻板,形成線路。這種工藝的優點是,蝕刻時隻需刻掉圖形電鍍前的底銅(通常〈0.1mil〉,因此刻板工序不會對線條帶來明顯的側蝕而使線條失真。因此,用半加成法,可以使我們生產出更細,更小間距的線路。要掌握此技術,必須首先掌握以下關鍵技術:

A.無電沉厚銅技術

無電沉厚銅與普通的無電沉銅有所不同,它要求沉出的銅厚大於0.05mil為宜,如果銅層太薄,則下一步轆幹膜就很難進行表麵前處理。因為經過磨板,銅層就會被磨掉而露出基材,不經磨板可能會影響到幹膜與銅之間的附著力。因此必須選用適合的沉銅藥水,並配以特定的工藝條件,才能得到滿意的銅層。

B.圖形電鍍技術

圖形電鍍技術在半加成法技術中是最關鍵的技術。因為每一種板都有各自的線路排布,而布線時以不可避免地存在獨立線,大麵積地,粗線,細線等。對於圖形電鍍來講,布線的不均勻,必然引起電流分布的不均勻。在獨立線上電荷最為集中,因此同一塊板上同一位置的獨立線與粗線的鍍層厚度都會有明顯的差別。這種鍍層厚度的不均勻,會影響到後工序絲印阻焊綠油的均勻性。
而通常采用的加成法是全板電鍍銅之後再刻板形成線路,而全板電鍍其鍍層的均勻性會大大高於圖形電鍍。因此要用加成法製作細線,必須先解決圖形電鍍鍍層的分布問題。采用正反向脈衝電鍍電源,經過調整正反脈衝時間,正反脈衝電流等參數,使得圖形電鍍後可得到較均勻的鍍層分布。

4.    電鍍填平盲孔技術

常規的HDI鐳射盲孔工藝麵臨以下問題: SBU層盲孔內存在空洞,在其中可能殘存空氣,經過熱衝擊後影響可靠性。解決此問題的常規方法是:通過壓板,用樹脂填滿盲孔空洞或用樹脂油墨塞孔工藝填滿盲孔。但是這兩種方法生產的板子可靠性難保證且生產效率低下。為提高製程能力,改善HDI工藝,采用電鍍填平盲孔的工藝,其優點在於可以用電鍍銅填滿盲孔,大大提高了可靠性,同時由於電鍍後板麵平整無凹陷,可以在其上製作線路圖形或疊加盲孔,極大的提高了製程能力以適應客戶越來越複雜靈活的設計。

電鍍填平盲孔的能力受製板材料和盲孔孔型的影響較大,要達到良好的盲孔填平而表麵銅厚又達標的效果必須使用先進的設備,特殊的的鍍銅液和鍍銅添加劑,這些也是此技術的重點和難點。


責任編輯:雅鑫達電子