翟青霞　趙　波　朱　拓（深圳崇達(dá)多層線路板有限公司，廣東　深圳　518132）

光通訊模塊電路板精細(xì)鍵合盤制作技術(shù)

翟青霞趙波朱拓
（深圳崇達(dá)多層線路板有限公司，廣東深圳518132）

電路板上的鍵合盤的寬度，通常需要是所用的鍵合線寬的2～3倍，當(dāng)盤間距很小，但鍵合線寬相對(duì)大時(shí)，PCB加工過程中就很容易出現(xiàn)盤寬度不夠而鍵合不上線的問題，尤其是當(dāng)流程中有樹脂塞孔時(shí)，這種矛盾就顯得更加突出。文章分析了此種電路板的制作原理，對(duì)鍵合盤控制，表面處理后短路問題的改善方法，做出了詳細(xì)的論述。

化學(xué)鍍鎳鍍鈀浸金；線鍵合；精細(xì)線路；樹脂塞孔

1　背景

光通信是指以光作為信息載體而實(shí)現(xiàn)的通信方式。一個(gè)基本的光纖通信系統(tǒng)由光發(fā)射機(jī)、光纖光纜、光接收機(jī)組成。

光纖活動(dòng)連接器，光纖（纜）活動(dòng)連接器是實(shí)現(xiàn)光纖（纜）之間活動(dòng)連接的無源光器件，它還具有將光纖（纜）與其他無源器件、光纖（纜）與系統(tǒng)、儀表進(jìn)行活動(dòng)連接的功能。

板邊插頭是連接器的重要組成部分，板邊插頭或鍵合盤（Bonding Pad）位接觸良好是信號(hào)傳輸?shù)幕A(chǔ)，隨著光通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，行業(yè)對(duì)光通訊模塊也提出了更高的要求。通訊連接器的小型化也對(duì)精細(xì)線路PCB的加工提出了更高的要求。

2　產(chǎn)品應(yīng)用及技術(shù)難點(diǎn)

2.1產(chǎn)品應(yīng)用

寬帶中國戰(zhàn)略逐漸落地、4G全面商用，刺激了光通訊模塊線路板的發(fā)展，行業(yè)對(duì)光通訊模塊線路板的要求也水漲船高，微型化的發(fā)展趨勢(shì)，倒逼PCB制造商不斷探索新的工藝，解決線路板精細(xì)Bonding Pad的制作。文章探討的打線區(qū)域使用沉鎳鈀金表面處理方式，有利于增強(qiáng)打金線的強(qiáng)度，降低制造成本，值得業(yè)界推廣。

該產(chǎn)品應(yīng)用于光通訊模塊產(chǎn)品，沉鎳鈀金部分用于金屬絲線鍵合。

2.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）整體技術(shù)參數(shù)要求（表1）。

（2）Bonding Pad位置及要求（表2）。

3　技術(shù)原理簡(jiǎn)介

3.1表面處理方式選擇

該產(chǎn)品用于光通訊模塊，需要板邊插頭作為連接位，同時(shí)，此產(chǎn)品需要打金線，考慮到與金線的結(jié)合力，故打線區(qū)域使用沉鎳鈀金。與沉金相比，沉鎳鈀金的優(yōu)勢(shì)如下：

（1）高溫中表面鈀層可防止鎳層往金面擴(kuò)散，有利于增強(qiáng)打金線的強(qiáng)度。（2）成本方面：沉鎳鈀金是沉鎳金的1/5～1/4。圖1為不同鈀厚時(shí)老化后的強(qiáng)度測(cè)試，圖中可以看出：Pa層較厚時(shí)，老化后強(qiáng)度反而不佳。

表1　光通訊模塊用精細(xì)Bonding Pad PCB技術(shù)參數(shù)

表2　Bonding Pad位置及要求一覽表

表3　不同鈀厚的顯微圖表

圖1　老化后強(qiáng)度測(cè)試

3.2鍵合線選擇

金線的選擇要根據(jù)弧度高度、弧度形狀、和熱應(yīng)力等制約條件進(jìn)行選擇。金線純度因?yàn)楦哌_(dá)99.99%，非常柔軟，所以可以形成各種弧形。另外其導(dǎo)電性能高，難以氧化，所以常用作焊接線。

現(xiàn)在的主流產(chǎn)品直徑為25 μm ～ 30 μm的金線，為了提高強(qiáng)度、弧度、結(jié)合的信賴性，金的純度高達(dá)99.99%，只殘留了0.01%的微量添加物。

由于金具有電導(dǎo)率大、耐腐蝕、韌性好、技術(shù)成熟及工藝穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)而成為最主要的引線材料。

4　難點(diǎn)分析及解決方法

4.1Bonding Pad公差控制

4.1.1難點(diǎn)描述

客戶要求Bonding Pad寬度0.076 mm±20%，實(shí)際原稿寬度僅0.1 mm。

4.1.2改善方案

（1）控制蝕刻后Pad大小。

正常情況下蝕刻線寬按照中值管控且測(cè)量時(shí)包含單邊毛邊，但是此板Pad寬度公差要求嚴(yán)格，且測(cè)量時(shí)只測(cè)Pad頂部，故蝕刻后必須以上限控制并考慮到后續(xù)的損耗。

（2）控制關(guān)鍵工序銅厚。

蝕刻時(shí)影響最大的是底銅（含基銅和板電銅），底銅越薄越容易蝕刻；對(duì)于后工序來講，銅厚越厚，為防止假性露銅，需要印的阻焊就越厚，阻焊越厚，其側(cè)蝕就越不容易控制。

表5　Bonding Pad公差控制合格效果圖表

表4　試制做Bonding Pad部分微切片問題圖

（3）調(diào)整各工序微蝕量。

基于以上分析，考慮到此產(chǎn)品Pad寬度公差要求嚴(yán)格，且本身設(shè)計(jì)間距不足，故在加工過程中，需嚴(yán)格控制各工序的微蝕量，以保證成品的線寬。

4.1.3改善效果

4.2表面處理后短路

4.2.1問題描述

由于Bonding Pad間距較小，如果阻焊控制不當(dāng)或側(cè)蝕過大會(huì)出現(xiàn)在阻焊覆蓋的位置會(huì)有沉上鈀而鎳鈀金后短路的現(xiàn)象。

（1）如果阻焊前處理存在洗不凈板面，同時(shí)阻焊預(yù)烤不足，會(huì)在顯影過程中出現(xiàn)不該有的側(cè)蝕，此側(cè)蝕在后續(xù)強(qiáng)熱的沉鎳鈀金過程中，會(huì)引發(fā)阻焊下的滲鍍甚至短路。

（2）主要原因?yàn)槌伶団Z金流程的離子鈀活化槽，可以讓銅面附著少許鈀膜而能快速沉積上鎳層。但是當(dāng)活化后的水洗不足時(shí)，板面死角處的殘鈀會(huì)讓阻焊與板材交界處沉上不該有的鎳鈀金層。

4.2.2改善對(duì)策

（1）控制阻焊?jìng)?cè)蝕

①阻焊前處理禁止開磨刷；

②曝光后靜置1小時(shí)以上進(jìn)行顯影；③阻焊顯影后不可返顯影。

（2）沉鎳鈀金前除鈀

①鎳鈀金時(shí)鎳厚依照要求下限控制；②鎳鈀金時(shí)微蝕段時(shí)間延長(zhǎng)30秒；

③活化段時(shí)間減少10秒。

4.2.3改善效果（表7）

5　測(cè)試結(jié)果

對(duì)鍵合盤部分進(jìn)行可焊性測(cè)試，條件無鉛焊錫，288 ℃，浸錫10 s，上錫效果良好，符合J-STD-

表6　表面處理后側(cè)蝕部分不合格圖例

表7　改善側(cè)蝕后Bonding Pad部分合格圖表

003B：2007 A1標(biāo)準(zhǔn)要求，效果圖如表8。

6　總結(jié)

通過以上的研究探索，可以將此類高精度要求的Bonding Pad制作技術(shù)總結(jié)如下：

（1）在間距足夠的情況下，盡量加大預(yù)放值；

（2）在保證滿足客戶銅厚要求的前提下，將銅厚（包括板電銅和圖電銅）控制在下限；第一次沉銅板電時(shí)注意控制板電銅在3 μm ～ 4 μm，圖電時(shí)控制銅厚滿足客戶要求即可。

（3）阻焊控制側(cè)蝕＜25 μm，注意阻焊前處理不能使用磨刷，阻焊顯影后不能返顯影。

（4）沉鎳鈀金控制鈀厚在下限，同時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)微蝕時(shí)間并減少活化時(shí)間。

表8　可焊性測(cè)試效果圖表

［1］朱拓，劉劍鋒. 精細(xì)線路板面粗糙度分析及驗(yàn)證［J］. 印制電路信息，2015/01.

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［3］許耀山. PCB排板布局焊盤及導(dǎo)線的可制造性設(shè)計(jì)［J］. 電子科技， 2014/01.

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［5］劉海龍. 細(xì)密線路加工工藝研究［J］. 印制電路信息， 2012/05.

翟青霞，工學(xué)碩士，研發(fā)部主管，主要負(fù)責(zé)新產(chǎn)品開發(fā)/新客戶導(dǎo)入工作。

The production technology of fine bonding pad in optical communication module PCB

ZHAI Qing-xiaZHAO BoZHU Tuo

Normally， width of Bonding Pad should be 2-3 times that of width of bonding wire. In some cases，such as big width of Pad with small space between pads， bonding failure is possible because of small Pads. This contradiction would be obvious when there is resin plugging in the process. The manufacture methods of this kind of PCB and control of the strict Pad width are described in this paper.

ENEPIG； Wire Bonding； Fine Line； Resin Plugging

TN41

A

1009-0096（2015）09-0014-04