先進(jìn)的PCB多層線路板制造技術(shù):
增層法制作高密度內(nèi)層連接(HDI)印制板的制造工藝;
半加成法(Semi-additive)制作精密細(xì)線(0.08mm/0.08mm線寬線距)技術(shù);
熱固油墨積層法(簡稱TCD)技術(shù);
電鍍填平盲孔技術(shù)(Via Filling);
高檔次特殊材料印制板制造技術(shù)等。
1. 增層法制作高密度內(nèi)層連接(HDI)PCB線路板技術(shù)
增層法是一種配合盲孔板制造的新技術(shù),其方法是先按普通多層板加工方法,先加工出內(nèi)層,之后上下各疊加上一層,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(shù),必須首先掌握以下技術(shù):
A.激光鉆孔技術(shù)
雖然使用激光鉆孔機(jī)就可以鉆出2mil-8mil的盲孔,但激光鉆孔技術(shù)比普通機(jī)械鉆孔復(fù)雜很多,當(dāng)S反材料不同,板厚度不同,孔徑不同時(shí)所需激光的能量不同。因此我們必須經(jīng)過系統(tǒng)的試驗(yàn)和測(cè)試,才能找出適合各種板的鉆孔參數(shù),從而保證鉆孔品質(zhì)。
B.微通孔電鍍技術(shù)
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(chǎn)HDI板,盲孔電鍍就是必須要解決的問題。
采用正反脈沖電鍍電源,并配合改進(jìn)電鍍線設(shè)計(jì),從而可以保證盲孔孔內(nèi)鍍層與其表面鍍層厚度比接近或高于1:1,保證HDI板具有良好的可靠性。
C.精細(xì)線條制作技術(shù)
高密度線路板的另一個(gè)特點(diǎn)是具有很小的線寬與線間距。要制作4mil以下的線條,采用傳統(tǒng)的刻板機(jī),刻板液是難以實(shí)現(xiàn)的。需要用先進(jìn)的DES(顯影,蝕刻,脫膜)線,并配合適合的干膜及曝光技術(shù)方可實(shí)現(xiàn)。研究重點(diǎn)放在3mil/3mil線寬線距的制作上,進(jìn)而研究2mil/3mil,2mil/2mil。
2. 熱固油墨積層法技術(shù)(簡稱TCD技術(shù))
TCD技術(shù)是用絲印熱固型油墨后進(jìn)行全板無電沉銅的方法替代壓板的方法制作HDI板中SBU層的新技術(shù)。
TCD技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:
A. SBU層介電厚度可調(diào)。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制。
B. 激光鉆孔容易實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橛湍闹饕煞质菢渲缓AВ绕鸫虬牍袒械沫h(huán)氧玻璃布,所需的激光能量較低,而且也較穩(wěn)定,因此鐳射鉆孔易控制。
C. 制造成本大大降低。因鐳射鉆玻璃布技術(shù)難于控制,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(jìn)行壓板。這種RCC只有日本生產(chǎn)且價(jià)格昂貴,因此采用TCD技術(shù)可不必使用RCC即達(dá)到相同效果。
D. 使生產(chǎn)工藝簡化。TCD工藝中印好油墨后可直接用激光鉆孔,而若選用RCC等其它材料,則需先在板上要鉆孔的位置開出銅窗,之后方能進(jìn)行激光鉆孔。
TCD工藝主要包含以下技術(shù)內(nèi)容:
A. 塞孔技術(shù)
在絲網(wǎng)印刷熱固油墨之前,應(yīng)先用塞孔油將內(nèi)層的通孔塞滿。如不先塞孔,印油后會(huì)在孔口處發(fā)生凹陷,孔內(nèi)存有氣泡。而表面的不平整直接會(huì)影響線路的制作,孔內(nèi)的氣體則會(huì)在加熱的條件下膨脹,現(xiàn)使PCB板不能通過熱沖擊測(cè)試,由此可見塞孔質(zhì)量至關(guān)重要。因此,必須保證板上的每一個(gè)孔100%的塞滿。
B. 網(wǎng)印技術(shù)
對(duì)于TCD技術(shù),網(wǎng)印質(zhì)量是關(guān)鍵之一。如何控制所印油厚在完全固化之后符合客戶所要求的厚度,如何保證印油的平整度,如何控制板經(jīng)印油,烘烤后的漲縮,如何控制板面的翹曲度等都是至關(guān)重要的,必須要解決的問題。
C. 印油層表面粗化技術(shù)
印油層表面只有經(jīng)過很好的粗化處理,才能保證PTH之后油層與銅層之間有較好的結(jié)合力。當(dāng)在銅層制出線路后,線拉力應(yīng)≥1.0kg/cm。
D. 無電沉銅技術(shù)
在印油層表面全板無電沉銅與普通制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(nèi)絕緣層上沉積一層銅,使得經(jīng)過該孔的各個(gè)層導(dǎo)通。而印油表面全無電沉銅則要求在保證導(dǎo)通孔內(nèi)的情況正盲孔及表面均勻沉積,經(jīng)電鍍加厚后,其與油層的線拉力應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,而且經(jīng)過熱沖擊(260℃,20s)后無分層現(xiàn)象。這就要求無電沉銅時(shí)的起始反應(yīng)速度較慢,內(nèi)應(yīng)力較小,否則經(jīng)熱沖擊后即會(huì)分層。
3. 半加成法制作精密細(xì)線技術(shù)
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(jìn)行轆干膜,曝光,顯影工序,然后對(duì)線條和孔位置進(jìn)行圖行電鍍,電鍍后褪掉干膜進(jìn)行刻板,形成線路。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是,蝕刻時(shí)只需刻掉圖形電鍍前的底銅(通常〈0.1mil〉,因此刻板工序不會(huì)對(duì)線條帶來明顯的側(cè)蝕而使線條失真。因此,用半加成法,可以使我們生產(chǎn)出更細(xì),更小間距的線路。要掌握此技術(shù),必須首先掌握以下關(guān)鍵技術(shù):
A.無電沉厚銅技術(shù)
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于0.05mil為宜,如果銅層太薄,則下一步轆干膜就很難進(jìn)行表面前處理。因?yàn)榻?jīng)過磨板,銅層就會(huì)被磨掉而露出基材,不經(jīng)磨板可能會(huì)影響到干膜與銅之間的附著力。因此必須選用適合的沉銅藥水,并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(shù)
圖形電鍍技術(shù)在半加成法技術(shù)中是最關(guān)鍵的技術(shù)。因?yàn)槊恳环N板都有各自的線路排布,而布線時(shí)以不可避免地存在獨(dú)立線,大面積地,粗線,細(xì)線等。對(duì)于圖形電鍍來講,布線的不均勻,必然引起電流分布的不均勻。在獨(dú)立線上電荷最為集中,因此同一塊板上同一位置的獨(dú)立線與粗線的鍍層厚度都會(huì)有明顯的差別。這種鍍層厚度的不均勻,會(huì)影響到后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后再刻板形成線路,而全板電鍍其鍍層的均勻性會(huì)大大高于圖形電鍍。因此要用加成法制作細(xì)線,必須先解決圖形電鍍鍍層的分布問題。采用正反向脈沖電鍍電源,經(jīng)過調(diào)整正反脈沖時(shí)間,正反脈沖電流等參數(shù),使得圖形電鍍后可得到較均勻的鍍層分布。
4. 電鍍填平盲孔技術(shù)
常規(guī)的HDI鐳射盲孔工藝面臨以下問題: SBU層盲孔內(nèi)存在空洞,在其中可能殘存空氣,經(jīng)過熱沖擊后影響可靠性。解決此問題的常規(guī)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(chǎn)的板子可靠性難保證且生產(chǎn)效率低下。為提高制程能力,改善HDI工藝,采用電鍍填平盲孔的工藝,其優(yōu)點(diǎn)在于可以用電鍍銅填滿盲孔,大大提高了可靠性,同時(shí)由于電鍍后板面平整無凹陷,可以在其上制作線路圖形或疊加盲孔,極大的提高了制程能力以適應(yīng)客戶越來越復(fù)雜靈活的設(shè)計(jì)。
電鍍填平盲孔的能力受制板材料和盲孔孔型的影響較大,要達(dá)到良好的盲孔填平而表面銅厚又達(dá)標(biāo)的效果必須使用先進(jìn)的設(shè)備,特殊的的鍍銅液和鍍銅添加劑,這些也是此技術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
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