高密度电路板HDI希望提高链接密度,因此采用小盲孔结构设计,特定产品会采用RCC材料或孔上孔结构制作增层线路。若薄胶片并没有足够胶量填充埋孔,就必须用其他填孔胶来填充孔,这种程序就是塞孔制程。
塞孔制程中会遇到很多技术问题,进而影响到产品质量。那么,如何尽量减少这些问题?该选择何种工艺技术?以下细细道来。
填胶过程必须平整扎实,否则容易因为空洞过多或不平整,造成后续质量影响。经过填胶贯通孔后必须进行刷磨、除胶渣、化学铜、电镀及线路制作等程序完成内部线路,其后继续制作外部结构。
某些载板为了提高链接密度,会采用孔上孔结构。由于一般填孔程序多少都可能残存气泡,因此气泡残存量会直接影响链接质量。气泡允许残存量没有清楚标准,只要信赖度不成问题,多数都不会成为致命伤。但如果气泡恰好落在孔口区,出现问题的机会就相对增加。如果孔口留下气泡在刷磨后会产生气泡凹陷,电镀后就留下了深陷的洞。在雷射加工时容易产生不洁,因此产生导通不良问题。所以填胶技术对高密度构装载板尤其是孔上孔结构,是相当重要的技术。
对解决填孔技术的讨论,可以将议题简化为两个主要方向。其一是气泡先天存在未被排除,这是印刷在内部产生的问题。其二是内部气泡已经排出,后续又因挥发再产生的问题。
对前者,较好的处理方式是在填胶后烘烤前就采取脱泡处理,将内部气泡尽量排除避免残留。可以在油墨搅拌后先脱泡,之后在填胶中采用较不容易产泡的方法填充。某些设备商推出所谓的封闭式刮刀设计,也有特定的厂商设计挤压填充设备或真空印刷机,这些都可以尝试使用。
对于后者就该防止脱泡后再产生气泡,这部份涉及到所使用的填充材料。油墨为了操作特性及终物化性,会加入不同剂量的填充剂及稀释剂调整油墨特性。但这种做法,在填孔型油墨会面临考验。
多数稀释剂有挥发性,当填孔烘烤挥发物就开始汽化,会在内部产生较多暂时气泡。但一般油墨干燥模式都由表面先干,之后才逐步向内部硬化,因此气泡会残留在内部无法排出成为空洞。对这种问题,可以使用紫外线硬化法处理,用感光油墨填孔并先用低温感光硬化,之后才用热硬化完成后续反应。因为挥发物已经无法在硬化树脂中让气泡长大,因此不易产生表面气泡问题。另一种多数业者的做法,是尽量采用无挥发物油墨,同时将烘烤起始温度降低先排除挥发物,之后当硬度达到某种程度时再开始进行全硬化烘烤。这两种做法各有优劣,但以残存气泡量而言,不论前者或后者都该尽量使用挥发物低的油墨较为有利。
何谓塞孔制程?
油墨硬化后就可以进行全面刷磨,为了填满孔油墨都会略高于孔面再进行刷磨平整化。为了降低全硬化后刷磨的困难,也有部份厂商采用两段烘烤,在油墨硬化一半先进行刷磨后再进行第二段烘烤提高聚合度,这些都是塞孔相关技术信息。
延伸阅读:HDI
对于高速化讯号的电性要求,电路板必须提供具有交流电特性的阻抗控制、高频传输能力、降低不必要的辐射(EMI)等。采用Stripline、Microstrip的结构,多层化就成为必要的设计。为减低讯号传送的品质问题,会采用低介电质系数、低衰减率的绝缘材料,为配合电子元件构装的小型化及阵列化,电路板也不断的提高密度以因应需求。BGA (Ball Grid Array)、CSP (Chip Scale Package)、DCA (Direct Chip Attachment)等组零件组装方式的出现,更促印刷电路板推向前所未有的高密度境界。
凡直径小于150um以下的孔在业界被称为微孔(Microvia),利用这种微孔的几何结构技术所作出的电路可以提高组装、空间利用等等的效益,同时对于电子产品的小型化也有其必要性。
对于这类结构的电路板产品,业界曾经有过多个不同的名称来称呼这样的电路板。例如:欧美业者曾经因为制作的程序是采用序列式的建构方式,因此将这类的产品称为SBU (Sequence Build Up Process),一般翻译为“序列式增层法”。至于日本业者,则因为这类的产品所制作出来的孔结构比以往的孔都要小很多,因此称这类产品的制作技术为MVP (Micro Via Process),一般翻译为“微孔制程”。也有人因为传统的多层板被称为MLB (Multilayer Board),因此称呼这类的电路板为BUM (Build Up Multilayer Board),一般翻译为“增层式多层板”。
美国的IPC电路板协会其于避免混淆的考虑,而提出将这类的产品称为HDI (High Density Intrerconnection Technology)的通用名称,如果直接翻译就变成了高密度连结技术。但是这又无法反应出电路板特征,因此多数的电路板业者就将这类的产品称为HDI板或是全中文名称“高密度互连技术”。但是因为口语顺畅性的问题,也有人直接称这类的产品为“高密度电路板”或是HDI板。
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