陳顯任 李金鴻 胡新星 廖良輝

珠海方正科技高密電子有限公司

1 前言

1.1 盲孔技術(shù)開發(fā)前景

隨著電子產(chǎn)品向多功能化、小型化、輕量化的發(fā)展趨勢，相應(yīng)印制線路板的布線密度和孔密度越來越高，制作也越來越困難。提高印制板布線密度最有效的方法之一是減少通孔數(shù)增加盲孔數(shù)[1]。1990年日本IBM的Yasu工廠的PCB部門推出SLC技術(shù)（Surface Laminar Circuit，表面疊層電路技術(shù)，現(xiàn)該部門已被京瓷 SLC Tech wologies收購）以后，盲孔技術(shù)迅速成為業(yè)界的關(guān)注點。后來，日本松下開發(fā)了ALIVH工藝（Any Layer Inner Via Hole，任意層內(nèi)互連孔技術(shù)），東芝開發(fā)了B2IT工藝（Buried Bump interconnection technology，埋入凸塊互連技術(shù)）。緝斐電開發(fā)了FVSS工藝（Free Via Stacked Up Structure，任意疊孔互連技術(shù)），North Print 開發(fā)了NMBI工藝（Neo-Manhattan Bump Interconnection，新型立柱凸塊互連技術(shù)）[2]-[4]。

1.2 盲孔類型介紹

盲孔加工一般有兩種鉆孔方式，一種是采用激光鉆孔機制作，通?？讖皆?.1 mm ～ 0.15 mm，另外一種是采用傳統(tǒng)機械鉆孔機制作，通常孔徑≥0.15 mm，這里稱為機械盲孔，此種盲孔目前大多數(shù)PCB廠家均是采用傳統(tǒng)的逐次壓合法制作實現(xiàn)，該方法需要多次的鉆孔、圖形轉(zhuǎn)移、電鍍和壓合等流程。流程長，效率低，成本高，其間尺寸控制和誤差的累計轉(zhuǎn)移，成為該類型板件生產(chǎn)控制的難點。

1.3 控深盲孔技術(shù)介紹

隨著電子科技的進步，業(yè)界知名鉆孔機制造商已經(jīng)研發(fā)深度控制鉆孔技術(shù)，機械鉆機可以有效控制鉆孔深度，從而為具有機械盲孔設(shè)計的PCB產(chǎn)品制作另辟新徑，避免進行多次壓合來實現(xiàn)盲孔的連接，但深度控制鉆孔制作工藝受盲孔在沉銅電鍍方面的局限性，導(dǎo)致該技術(shù)在PCB行業(yè)應(yīng)用相對較少，本文主要對機械控深鉆盲孔技術(shù)工藝的層壓厚度公差、機械鉆機的深度控制能力、機械控深盲孔電鍍控制能力、以及機械控深盲孔沉金表面處理能力進行了分析研究，并明確了各自制作能力，為此工藝技術(shù)產(chǎn)品導(dǎo)入批量生產(chǎn)完成了技術(shù)儲備。

2 機械控深盲孔技術(shù)研究

2.1 技術(shù)要點

（1）評估壓合介質(zhì)厚度均勻性、機械控深盲孔鉆孔控深精度；

（2）評估機械控深盲孔不同孔徑比孔金屬化能力；

（3）評估機械控深盲孔不同孔徑比沉鎳金表面處理能力。

2.2 研究方案

材料：高Tg材料；

試驗設(shè)備：各條生產(chǎn)線、金相顯微鏡、三維測量儀、回流焊測試機、溫濕測試儀等；

試驗板結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1，盲孔設(shè)計基本信息如表1。

圖1

2.3 試驗板流程設(shè)計

采用酸性蝕刻工藝，試驗流程如下：

開料→內(nèi)層圖形→內(nèi)層沖孔→內(nèi)層AOI →棕化→壓合→銑邊框→鉆孔→機械控深盲孔→烘板→沉銅→電鍍→外層干膜→DES→外層AOI→阻焊→沉金→字符→銑板→電子測試→可靠性測試

表1 盲孔結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.4 試驗板重點工序控制方法

2.4.1 層壓評估項目

（1）試驗板壓合絕緣層均勻性控制：

樣品數(shù)量：取樣30個切片；

讀取數(shù)據(jù)要求：每個切片樣品在顯微鏡下讀取各連接層之間的介質(zhì)厚度，每個切片讀數(shù)為兩個；控制標(biāo)準(zhǔn)：各絕緣層厚度均勻性Cpk≥1.33，說明各層介質(zhì)厚度較為均勻。

（2）壓合各介質(zhì)厚度均勻性分析如表2。

表2 各層次絕緣層厚度分析

從上述測試結(jié)果得出：Cpk按1.33控制時，L1-2L10-9、L3-4L7-8、L5-6五種介質(zhì)層厚度的控制精度分別為±9.144 μm/9.906 μm、±11.176 μm/10.16 μm、±19.558 μm。

2.4.2 鉆孔評估項目

（1）設(shè)備選擇：帶控深功能的鉆機；控深精度控制：±25 μm。

（2）試驗板不同深度的盲孔控深深度數(shù)據(jù)如表3：

表3 不同深度盲孔鉆孔實際深度數(shù)據(jù)分析

通過上述表格數(shù)據(jù)分析，控深盲孔精度均能保持在設(shè)定值的范圍內(nèi)，深度控制公差沒有出現(xiàn)深度超差的現(xiàn)象，均能滿足±25 μm以內(nèi)。

2.4.3 盲孔孔金屬化評估項目

（1）設(shè)備、電鍍加工參數(shù)對比

?

（2）盲孔孔金屬化接受標(biāo)準(zhǔn)：盲孔銅厚要求Min≥13 μm，AVE（平均）≥18 μm

（3）盲孔電鍍后每種孔徑比均需要取樣分析孔銅，具體詳見下表4（取樣數(shù)量4pcs）

表4 不同AR值盲孔電鍍切片圖分析

通過上述對表結(jié)果表明，VCP垂直電鍍線盲孔深度能力優(yōu)于垂直龍門電鍍線，AR≤1.5的深鍍能力達90%以上，AR＞1.5的深度能力達50%；垂直龍門線盲孔深鍍能力AR≤1.0達80%，AR＞1.0時無法滿足要求。

2.4.4 盲孔沉鎳金表面處理評估項目

A、不同沉鎳金藥水體系的盲孔沉金品質(zhì)狀況（如表5所示）

B、盲孔沉鎳金圖片（取樣數(shù)量：每種孔徑比4個切片；注：C體系藥水，如表6所示）

表5 不同孔徑比盲孔沉鎳金藥水對比分析

表6 盲孔沉鎳金切片圖分析

通過上述分析結(jié)果表明，使用C體系藥水對盲孔進行沉鎳金表面處理，盲孔孔徑比≤1∶1以下的均能沉上金，能夠滿足品質(zhì)要求。

3 結(jié)論

（1）機械控深盲孔技術(shù)工藝制作，各絕緣層壓合均勻性公差能夠控制在±0.02 mm以內(nèi)，其Cpk值均能達到1.33以上；

（2）機械控深盲孔技術(shù)工藝制作，不同深度盲孔鉆孔控深精度能夠控制在±25 μm以內(nèi)；

（3）機械控深盲孔AR≤1的盲孔電鍍深度能力達到80%以上，能夠滿足客戶需求；

（4）機械控深盲孔AR≤1的盲孔沉鎳金上金率100%，完全能夠滿足客戶需求；

（5）我公司現(xiàn)有的設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)能夠滿足機械控深盲孔工藝制作要求，并且確定了其工藝流程與制作能力。

[1]楊宏強, 王洪, 駱玉祥.多階盲孔板制作中的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].印制電路資訊,2007(6).

[2]林振華, 林振富.高密度多層電路板技術(shù)[D].臺灣:全華科技圖書股份有限公司,2001.

[3]龔永林.一次壓合積層法印制板制造技術(shù)[J].印制電路信息,2003(4).

[4]源明.新結(jié)構(gòu)的積層印制電路板[J].電子電路與貼裝,2003(1).