鄒明亮 劉曉麗 蔣 華 黃 慧

（勝宏科技（惠州）股份有限公司，廣東 惠州 516211）

0 前言

汽車電子密度高、功率大引起更多熱量，混合動力和全電動汽車會越來越多及需要更多先進的電力輸送系統(tǒng)，也需要配更多的電子功能。這意味著對過大電流及耐高壓的需求越來越高，必須在不損壞孔內(nèi)導(dǎo)電孔壁增加有效深度來滿足對大電流及耐高電壓的需求。傳統(tǒng)的方法是采用背鉆工藝制作，但針對孔徑較小，介電層較薄時，對機臺的控深精度要求高，背鉆工藝則無法制作，因此需要研發(fā)一種新的制作工藝，以適應(yīng)客戶的需求。

1 產(chǎn)品信息

產(chǎn)品疊構(gòu)如圖1所示，產(chǎn)品基本信息見表1。

圖1 疊構(gòu)圖

淺絕緣層信息：L1-L2有背鉆孔，介質(zhì)厚為0.175 mm（7 mil），控深深度大于0.05 mm（2 mil），不可傷到L2層連接盤（PAD），介質(zhì)厚太薄，深度較難管控，通孔鉆頭直徑0.3 mm，背鉆鉆頭暫定為0.5 mm，深度要求大于0.10 mm（4 mil）。

表1 產(chǎn)品基本信息

2 制作流程

2.1 方案一：正常的控深機械鉆生產(chǎn)

2.1.1 制作流程

開料至壓合→機械鉆孔→電鍍→背鉆→樹脂塞孔→外層線路→外檢→防焊→后工序

2.1.2 流程說明

（1）生產(chǎn)前先切片確認介電層的實際厚度，在根據(jù)實際厚度設(shè)定鉆頭的理論深度，如L1-L2的實際厚度為0.175 mm（7 mil），銅厚為0.018 mm（0.7 mil），最小深度0.10 mm（4 mil），那理論控深深度為0.127 mm（6.2 mil），不含鋁片厚度；

（2）選用控深鉆，專用鉆頭（平臺鉆頭）生產(chǎn)；

（3）試鉆前先清潔好板面及鋁片上粉層，異物，先試鉆板邊測試孔；

（4）切片確認控深鉆深度，沒問題后方正常生產(chǎn)。

2.1.3 實驗結(jié)果：

因介電層只有0.175 mm（7 mil），要求深度大于0.10 mm（4 mil），控深鉆機臺能力有限，試鉆切片深度不足及鉆穿L2/L7層，驗證失敗。

2.2 方案二：酸性蝕刻代替背鉆生產(chǎn)

2.2.1 制作流程

開料至壓合→機械鉆孔→電鍍→樹脂塞孔→外層線路→外檢→防焊→后工序

2.2.2 流程說明

（1）確認樹脂塞孔后孔口有無樹脂殘留；

（2）加大外層線路工作稿補償，在原有的補償上再根據(jù)蝕刻的深度增加相對應(yīng)的補償；

（3）在板邊增加切片模塊，確認蝕刻深度；

（4）根據(jù)補償，降低線速增加噴壓，在原有的銅厚蝕刻速度下從（4.5±0.2）m/min降低至（2.9±0.2）m/min；蝕刻壓力由原有的上噴：0.20～0.24 Mpa（2.2±0.2 kg/cm2）；下噴：0.19～0.23 Mpa（2.1±0.2 kg/cm2）調(diào)整為0.25～0.29 Mpa（2.7±0.2 kg/cm2）下噴：0.26～0.30 Mpa（2.8±0.2 kg/cm2），控深蝕刻面朝下生產(chǎn)；

（5）外層線路品質(zhì)首件沒問題后，再切片確認蝕刻深度，待切片沒問題后正常生產(chǎn)；

（6）絕緣位塞孔，絲印前使用防焊油墨將蝕刻掉的孔壁位置塞滿，再正常生產(chǎn)防焊，防焊后切片如圖2所示。

圖2 防焊后絕緣位切片圖

2.2.3 實驗結(jié)果

酸性控深蝕刻后線寬滿足要求，因0.127 mm/0.127 mm（5/5 mil）線路補償空間有限，無補償位置，蝕刻深度不能滿足要求，數(shù)據(jù)如表2所示，驗證失??；控深蝕刻切片圖如圖3所示。

2.3 方案三：堿性蝕刻代替背鉆生產(chǎn)蝕刻

2.3.1 制作流程

開料至壓合→機械鉆孔→電鍍→外層圖形（控深蝕刻圖形）→圖電（鍍錫）→蝕刻（控深蝕刻）→樹脂塞孔→外層線路→外層AOI→防焊→后工序

表2 蝕刻后線寬和深度

圖3 蝕刻后切片圖

2.3.2 流程說明

（1）設(shè)計孔環(huán)覆蓋背鉆孔孔口，有利于鍍錫的灌孔能力，孔口干膜的寬度根據(jù)LDI的對位能力進行補償，孔環(huán)內(nèi)環(huán)沿孔壁內(nèi)徑補償0.05 mm+孔銅厚度，孔環(huán)外環(huán)距銅0.05 mm以上即可，設(shè)計圖4所示；

圖4 控深蝕刻圖形設(shè)計圖

（2）在板邊增加切片模塊，用于確認蝕刻深度；

（3）使用正常圖電干膜生產(chǎn)，單面壓膜曝光生產(chǎn)，只生產(chǎn)背鉆面，節(jié)省干膜的用量，杜絕了非背鉆面顯影不潔導(dǎo)致的品質(zhì)異常；

（4）使用LDI曝光機生產(chǎn)，PE值設(shè)定為±50 μm，避免因曝偏導(dǎo)致的蝕刻深度不一致；

（5）曝光顯影后全檢板面有無曝偏，顯影不潔，如圖5所示；

圖5 顯影后控深蝕刻圖形

（6）使用龍門線生產(chǎn)，只鍍錫，鍍錫前需過微蝕槽，避免因銅面異物導(dǎo)致的鍍錫不良；

（7）使用堿蝕線生產(chǎn)，將去膜線線速由3.6 m/min降至3.0 m/min，確保去膜后無去膜不凈品質(zhì)異常（控深蝕刻無法修補）；

（8）使用真空蝕刻線生產(chǎn)，使用最大壓力生產(chǎn)，壓力設(shè)定為0.35 Mpa（3.5 kg/cm2）以內(nèi)，1 m/min的蝕刻速度生產(chǎn)，待首件切片結(jié)果OK后再使用正常生產(chǎn)；

（9）再正常樹脂塞孔，正常外層線路。

2.3.3 實驗結(jié)果

堿性控深蝕刻后蝕刻深度均能滿足要求，且深度可到0.15 mm；測量數(shù)據(jù)如表3。控深蝕刻外觀圖及樹脂塞孔后切片如圖6、圖7所示。

表3 蝕刻后蝕刻深度測量數(shù)據(jù)

圖6 蝕刻后外觀圖

圖7 樹塞后切片圖

3 結(jié)論

淺絕緣層板堿性控深蝕刻可滿足公差較嚴格產(chǎn)品，且能滿足其生產(chǎn)品質(zhì)需求；背鉆工藝可滿足簡單的淺層絕緣板工藝，但深度公差較嚴格的產(chǎn)品，深度公差不能保證其要求；酸性控深蝕刻工藝流程最簡單，但只能滿足其線路等級較低的產(chǎn)品，線路等級較高的產(chǎn)品，線路補償有限，其蝕刻的深度無法滿足其產(chǎn)品要求，高精度淺層絕緣產(chǎn)品建議采用堿性控深蝕刻的方式生產(chǎn)，可有效避免常規(guī)的背鉆鉆偏，斷刀，深度不一致等問題。其他難點在于控深蝕刻圖形的設(shè)計、鍍錫及堿性蝕刻的管控。