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高密度電路板:何謂塞孔制程?

出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2016-10-20 10:21:09

    高密度電路板HDI希望提高鏈接密度,因此采用小盲孔結(jié)構(gòu)設(shè)計,特定產(chǎn)品會采用RCC材料或孔上孔結(jié)構(gòu)制作增層線路。若薄膠片并沒有足夠膠量填充埋孔,就必須用其他填孔膠來填充孔,這種程序就是塞孔制程。
    塞孔制程中會遇到很多技術(shù)問題,進而影響到產(chǎn)品質(zhì)量。那么,如何盡量減少這些問題?該選擇何種工藝技術(shù)?以下細細道來。


    填膠過程必須平整扎實,否則容易因為空洞過多或不平整,造成后續(xù)質(zhì)量影響。經(jīng)過填膠貫通孔后必須進行刷磨、除膠渣、化學(xué)銅、電鍍及線路制作等程序完成內(nèi)部線路,其后繼續(xù)制作外部結(jié)構(gòu)。
    某些載板為了提高鏈接密度,會采用孔上孔結(jié)構(gòu)。由于一般填孔程序多少都可能殘存氣泡,因此氣泡殘存量會直接影響鏈接質(zhì)量。氣泡允許殘存量沒有清楚標準,只要信賴度不成問題,多數(shù)都不會成為致命傷。但如果氣泡恰好落在孔口區(qū),出現(xiàn)問題的機會就相對增加。如果孔口留下氣泡在刷磨后會產(chǎn)生氣泡凹陷,電鍍后就留下了深陷的洞。在雷射加工時容易產(chǎn)生不潔,因此產(chǎn)生導(dǎo)通不良問題。所以填膠技術(shù)對高密度構(gòu)裝載板尤其是孔上孔結(jié)構(gòu),是相當重要的技術(shù)。
    對解決填孔技術(shù)的討論,可以將議題簡化為兩個主要方向。其一是氣泡先天存在未被排除,這是印刷在內(nèi)部產(chǎn)生的問題。其二是內(nèi)部氣泡已經(jīng)排出,后續(xù)又因揮發(fā)再產(chǎn)生的問題。
    對前者,較好的處理方式是在填膠后烘烤前就采取脫泡處理,將內(nèi)部氣泡盡量排除避免殘留。可以在油墨攪拌后先脫泡,之后在填膠中采用較不容易產(chǎn)泡的方法填充。某些設(shè)備商推出所謂的封閉式刮刀設(shè)計,也有特定的廠商設(shè)計擠壓填充設(shè)備或真空印刷機,這些都可以嘗試使用。
    對于后者就該防止脫泡后再產(chǎn)生氣泡,這部份涉及到所使用的填充材料。油墨為了操作特性及終物化性,會加入不同劑量的填充劑及稀釋劑調(diào)整油墨特性。但這種做法,在填孔型油墨會面臨考驗。
    多數(shù)稀釋劑有揮發(fā)性,當填孔烘烤揮發(fā)物就開始汽化,會在內(nèi)部產(chǎn)生較多暫時氣泡。但一般油墨干燥模式都由表面先干,之后才逐步向內(nèi)部硬化,因此氣泡會殘留在內(nèi)部無法排出成為空洞。對這種問題,可以使用紫外線硬化法處理,用感光油墨填孔并先用低溫感光硬化,之后才用熱硬化完成后續(xù)反應(yīng)。因為揮發(fā)物已經(jīng)無法在硬化樹脂中讓氣泡長大,因此不易產(chǎn)生表面氣泡問題。另一種多數(shù)業(yè)者的做法,是盡量采用無揮發(fā)物油墨,同時將烘烤起始溫度降低先排除揮發(fā)物,之后當硬度達到某種程度時再開始進行全硬化烘烤。這兩種做法各有優(yōu)劣,但以殘存氣泡量而言,不論前者或后者都該盡量使用揮發(fā)物低的油墨較為有利。


    何謂塞孔制程?
    油墨硬化后就可以進行全面刷磨,為了填滿孔油墨都會略高于孔面再進行刷磨平整化。為了降低全硬化后刷磨的困難,也有部份廠商采用兩段烘烤,在油墨硬化一半先進行刷磨后再進行第二段烘烤提高聚合度,這些都是塞孔相關(guān)技術(shù)信息。
    延伸閱讀:HDI
    對于高速化訊號的電性要求,電路板必須提供具有交流電特性的阻抗控制、高頻傳輸能力、降低不必要的輻射(EMI)等。采用Stripline、Microstrip的結(jié)構(gòu),多層化就成為必要的設(shè)計。為減低訊號傳送的品質(zhì)問題,會采用低介電質(zhì)系數(shù)、低衰減率的絕緣材料,為配合電子元件構(gòu)裝的小型化及陣列化,電路板也不斷的提高密度以因應(yīng)需求。BGA (Ball Grid Array)、CSP (Chip Scale Package)、DCA (Direct Chip Attachment)等組零件組裝方式的出現(xiàn),更促印刷電路板推向前所未有的高密度境界。
    凡直徑小于150um以下的孔在業(yè)界被稱為微孔(Microvia),利用這種微孔的幾何結(jié)構(gòu)技術(shù)所作出的電路可以提高組裝、空間利用等等的效益,同時對于電子產(chǎn)品的小型化也有其必要性。
    對于這類結(jié)構(gòu)的電路板產(chǎn)品,業(yè)界曾經(jīng)有過多個不同的名稱來稱呼這樣的電路板。例如:歐美業(yè)者曾經(jīng)因為制作的程序是采用序列式的建構(gòu)方式,因此將這類的產(chǎn)品稱為SBU (Sequence Build Up Process),一般翻譯為“序列式增層法”。至于日本業(yè)者,則因為這類的產(chǎn)品所制作出來的孔結(jié)構(gòu)比以往的孔都要小很多,因此稱這類產(chǎn)品的制作技術(shù)為MVP (Micro Via Process),一般翻譯為“微孔制程”。也有人因為傳統(tǒng)的多層板被稱為MLB (Multilayer Board),因此稱呼這類的電路板為BUM (Build Up Multilayer Board),一般翻譯為“增層式多層板”。
    美國的IPC電路板協(xié)會其于避免混淆的考慮,而提出將這類的產(chǎn)品稱為HDI (High Density Intrerconnection Technology)的通用名稱,如果直接翻譯就變成了高密度連結(jié)技術(shù)。但是這又無法反應(yīng)出電路板特征,因此多數(shù)的電路板業(yè)者就將這類的產(chǎn)品稱為HDI板或是全中文名稱“高密度互連技術(shù)”。但是因為口語順暢性的問題,也有人直接稱這類的產(chǎn)品為“高密度電路板”或是HDI板。

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