高密度印制電路技術(shù)開(kāi)發(fā)

????伴隨現(xiàn)代電子產(chǎn)品向“輕、薄、小、多功能化”發(fā)展，電子器件的高集成化，互連技術(shù)從通孔插件（THT）向表面安裝（SMT）和芯片安裝（CMT）技術(shù)發(fā)展，加速了高密度（HDI）印制電路技術(shù)開(kāi)發(fā)。于是，高密度印制電路加工技術(shù)，成為當(dāng)今印制電路行業(yè)的一個(gè)熱門話題。

????高密度印制板加工既包含了常規(guī)單面板/雙面/多層板的加工技術(shù)，還包含了微?。?.1mm）的埋孔(BTH)/盲孔(BVH)的加工技術(shù)、精細(xì)線路（0.075-0.10mm）制作技術(shù)、電性能指標(biāo)和可靠性檢測(cè)技術(shù)，諸多新工藝、新材料的應(yīng)用技術(shù)、需要公司同仁對(duì)高密度印制電路技術(shù)加深了解，重新學(xué)習(xí)、實(shí)踐、創(chuàng)新、推進(jìn)公司的技術(shù)進(jìn)步，共同開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，使企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，獲取更大的生存空間。

????應(yīng)《景旺人》約稿，借此發(fā)表“高密度印制電路技術(shù)開(kāi)發(fā)”一文，共同探索高密度印制電路技術(shù)開(kāi)發(fā)的相關(guān)知識(shí)。

一、IC器件的高集成化，促進(jìn)了印制板的多層高密度：

????電子產(chǎn)品要求“輕、薄、小、多功能化”，推進(jìn)了IC器件的高集成化I/O（輸入輸出）數(shù)擴(kuò)展，有限的表面布線空間受到限制，推進(jìn)了常規(guī)印制板加工從單面向雙面或多層板方向發(fā)展，層數(shù)增加、板厚增加、重量增加、貫通孔（TH）增多，不僅給布線設(shè)計(jì)帶來(lái)困難，同時(shí)造成印制板的加工成本急劇上升，周期長(zhǎng)，成品合格率低等一系列問(wèn)題。印制板布線設(shè)計(jì)開(kāi)始另辟思路，采用埋/盲孔實(shí)現(xiàn)布線層網(wǎng)互連，既滿足了布線設(shè)計(jì)要求，又減小了表面貫通孔數(shù)量，布線層減少，板厚減少，互連可靠性提高，成本降低，這就是我們所面臨的高密度印制板。

????在尚未給定高密度印制板定義的前提下，我們通常將含有埋/盲孔的6層以上的印制板納入高密度印制板加工，將不含埋/盲孔的多層板，納入常規(guī)多層印制板加工。

二、積層或多層板（BUM）研發(fā)成功，推動(dòng)了高密度印制電路技術(shù)發(fā)展

????20世紀(jì)90年代移動(dòng)通訊，便攜式電腦，數(shù)碼視像產(chǎn)品市場(chǎng)需求量急劇增加，BUM板在日本研發(fā)成功，實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)化，推動(dòng)了高密度印制電路技術(shù)發(fā)展，革新了印制板的加工流程，帶動(dòng)了新工藝和新材料的應(yīng)用，例如：

1、日本IBM公司采用SLC加工技術(shù)，應(yīng)用光致成孔，加成法制作線路圖形，在12層芯板上積層開(kāi)發(fā)了20層BUM板。

2、日本松下公司采用ALIVH加工技術(shù)，應(yīng)用特別的半固化片材料，激光鉆孔、充填導(dǎo)電材料、層村銅箔、蝕刻線路，實(shí)現(xiàn)了任意層內(nèi)通孔互連，開(kāi)發(fā)了手機(jī)BUM板。

3、日本CMK公司采用CLLAVIS加工技術(shù)，應(yīng)用在芯片板上層壓去掉！敷樹(shù)脂銅箔（RCC）、激光鉆孔、蝕刻線路、制作CBUM板。

4、日本、TOSHIBA公司采用B2IT加工技術(shù)，應(yīng)用銅箔表面印導(dǎo)電凸塊，同半周化片和銅箔組合層壓，制作BUM板。

????針對(duì)不同設(shè)計(jì)要求，選用不同材料，不同加工技術(shù)，適應(yīng)多層高密度印制板加工。打破了常規(guī)印制板的加工流程，開(kāi)創(chuàng)了印制板設(shè)計(jì)和加工的新思路，給印制板企業(yè)帶來(lái)了新的技術(shù)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)機(jī)遇，一次新的加工技術(shù)革命吸引了印制板行業(yè)的關(guān)注，高密度印制板的加工將成為21世紀(jì)主流。

三、高密度印制板的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：

1、主要技術(shù)指標(biāo)：

線寬(L)/間距(S):0.075-0.10mm

通孔直徑(VIA): 0.075-0.10mm

焊盤直徑(PAD):0.15-0.30 mm

絕緣層厚度:0.03-0.10 mm

布線層數(shù):6-20層

2、按結(jié)構(gòu)分類：共計(jì)6種

1型：1[C]0或1[C]1：從表面到另一表面僅有貫通孔

2型：1[C]0或1[C]1：芯板和表面層有埋/盲孔

3型：2[C]0????????：芯板和表面有埋/盲孔貫通孔

4型：1[P]0????????：沒(méi)有電氣貫通

5型：2[X]2????????：無(wú)芯板，層間用埋/盲孔互連

6型：???????????? ：疊層結(jié)構(gòu)(Alternal construction)

3、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：IPC-2225單芯和多芯片封裝印制板設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；IPC-2226高密度互連基板設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

材料標(biāo)準(zhǔn)：IPC-4104高密度結(jié)構(gòu)和微通孔材料性能和鑒定。

成品標(biāo)準(zhǔn)：IPC-6015單芯和多芯片封裝印制板性能規(guī)范；IPC-6016高密度印制板性能要求規(guī)范。

4、通孔結(jié)構(gòu)：

（1）VOI（VIAonIVH）結(jié)構(gòu)

在層間通孔（IVH）上布設(shè)通孔（VIA），即在IVH的引出線上布設(shè)VIA，呈螺旋形通孔（Sprial VIA）結(jié)構(gòu),或直接在IVA上布設(shè)通孔.

（2）VOV（VIAonVIA）結(jié)構(gòu)

直接在VIA上布設(shè)VIA，呈現(xiàn)疊加形狀，VOV布設(shè)方式比VOI結(jié)構(gòu)可減小布線層數(shù)，可進(jìn)行更高密度布線設(shè)計(jì)。

四、高密度印制板相關(guān)技術(shù)：

1、堵塞孔技術(shù)：

在BUM板加工過(guò)程中，首先要對(duì)芯板上的貫通孔或VIA進(jìn)行堵塞孔，才能開(kāi)展在芯板上的積層加工，塞孔材料采用絕緣樹(shù)脂油墨或?qū)щ娪湍?，采用不銹鋼定位模版，吸真空漏印堵塞孔，要求油墨粘度良好（能填滿6：1的貫通孔），塞孔電阻<10mΩ，無(wú)氣泡、無(wú)空洞，耐高溫?zé)釠_擊（288℃，10秒，浸焊料5次不退化），耐熱循環(huán)（-65℃-+125℃，1000次不退化），可進(jìn)行化學(xué)鍍和電鍍加工，堵塞孔加工應(yīng)具備熟練的技能，精心操作，方能滿足塞孔品質(zhì)要求。

2、激光鉆孔技術(shù)：

（1）射頻（RF）C02激光鉆孔（燒孔），利用波長(zhǎng)<400nm的高能光子對(duì)無(wú)銅箔的介質(zhì)進(jìn)行燒蝕切除，最小加工孔徑可達(dá)0.07mm，采用銅箔表面涂專用掩膜，通過(guò)曝光/顯影/蝕刻去除靶們銅箔，用大面積激光掃描加工，可一次加工許多孔，達(dá)3000孔/分的高效加工：

C02激光鉆孔，含在內(nèi)層銅面留下介質(zhì)殘留物，必須用準(zhǔn)分（Excimes）激光消除孔壁膠渣，防止盲孔底銅與內(nèi)層介質(zhì)或內(nèi)層銅的分離。

（2）Nd（釹）：YaG激光鉆機(jī)，利用濾長(zhǎng)=355nm，峰值功率12Kw的激光束氣化介質(zhì)，既可加工通孔，也可加工盲孔，并能穿透黑粗化處理過(guò)的銅箔，或厚度≤25μm的銅箔，最小加工孔徑可達(dá)0.05mm是微小孔加工理想設(shè)備。

3、光致成孔技術(shù)：

采用光敏樹(shù)脂脂油墨，經(jīng)涂刷/添光/并影形成所需尺寸通孔，再經(jīng)化學(xué)鍍銅（或電鍍銅）形成層間互連通孔，加工孔徑可達(dá)0.06 0.15mm，其缺點(diǎn)是顯影余膠控制問(wèn)題。

4、脈沖電鍍（PPR）技術(shù)：

PPR稱周期性脈沖反向電流電鍍，正向電流電鍍10-20ms，然后以高電流反向電流電鍍0.2-2ms，正/反向電流幅度之比為上3，在電鍍過(guò)程中起到“修正”板面和孔壁銅厚的作用，達(dá)到：

（1）?????? 孔壁銅和板面銅厚度趨于一致，孔壁鍍層厚度均勻一致。

（2）?????? 板面均鍍性提高50%，獲得板面蝕刻和精細(xì)線路制作。

（3）?????? 降低了板面銅厚，減少了側(cè)蝕。

5、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)：

（1）自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）：

利用光線在不同材料上的反射差異，通過(guò)光學(xué)掃描，圖形信息處理，缺陷標(biāo)識(shí)，克服了目檢0.05-0.10mm線的困難，減小工時(shí)，提高多層板的合格率，其缺點(diǎn)是存在漏測(cè)和虛假報(bào)告，無(wú)法判定開(kāi)/短路。

（2）飛針測(cè)試（RPT）：

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析，自動(dòng)尋查測(cè)試點(diǎn)、移動(dòng)探針觸點(diǎn)，自動(dòng)分析，判定處理，顯示測(cè)試結(jié)果，判定開(kāi)/短路，其優(yōu)點(diǎn)是不需制作針床、省時(shí)、省成本，適合樣板或小批量測(cè)試，不適合批量板測(cè)試。

四、常規(guī)印制板企業(yè)如何開(kāi)發(fā)高密度印制板：

1、開(kāi)展調(diào)研工作

包括市場(chǎng)（潛力客戶）調(diào)研，需求量和產(chǎn)品類別，價(jià)格/成本調(diào)研，行業(yè)動(dòng)態(tài)調(diào)研，新工藝/新材料/新設(shè)備信息收集，配套加工協(xié)作能力分析，企業(yè)技術(shù)狀況分析人力/物力/資金投入預(yù)測(cè)等。

2、提出項(xiàng)目開(kāi)發(fā)可行性報(bào)告：

明確項(xiàng)目開(kāi)發(fā)內(nèi)容、指標(biāo)、完成時(shí)間、組織實(shí)施、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估。

3、開(kāi)展專項(xiàng)工藝試驗(yàn)：

塞孔油墨工藝試驗(yàn)，導(dǎo)電油墨工藝試驗(yàn)，激光鉆孔試驗(yàn)，微小孔電鍍?cè)囼?yàn)，層壓條件控制試驗(yàn)，埋/盲孔性能檢測(cè)試驗(yàn)，精細(xì)線路制作試驗(yàn)，層壓尺寸變化和厚度公差控制試驗(yàn)。

4、生產(chǎn)前準(zhǔn)備工作：

員工技能培訓(xùn)，流程控制培訓(xùn)，工程資料評(píng)審和制作培訓(xùn)，外協(xié)加工合作協(xié)議，生產(chǎn)設(shè)施調(diào)配，生產(chǎn)環(huán)境改善。

物料采購(gòu)和準(zhǔn)備，產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和建立，工程技術(shù)文件的準(zhǔn)備。

5、試樣（小批量）階段工作：

樣板試驗(yàn)計(jì)劃，樣板加工過(guò)程品質(zhì)監(jiān)控，樣板性能指標(biāo)檢測(cè)，樣板使用評(píng)審，批量加工能力評(píng)審。

6、批量生產(chǎn)階段：

工序和綜合產(chǎn)能評(píng)估，質(zhì)量控制能力評(píng)估，產(chǎn)品標(biāo)識(shí)和轉(zhuǎn)運(yùn)，加工流程控制，環(huán)境/設(shè)施控制。

六、常規(guī)印制板企業(yè)開(kāi)發(fā)高密度印制板面臨的問(wèn)題：

1、認(rèn)識(shí)問(wèn)題——是現(xiàn)在開(kāi)發(fā)，還是以后開(kāi)發(fā)？是立足自己開(kāi)發(fā)，還是坐等別人開(kāi)發(fā)？本人認(rèn)為，應(yīng)該是自己開(kāi)發(fā)，早開(kāi)發(fā)。其理由是：技術(shù)不斷創(chuàng)新是企業(yè)生存的基礎(chǔ)，通過(guò)技術(shù)開(kāi)發(fā)增強(qiáng)企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)的能力，同時(shí)培養(yǎng)人，鍛煉和考核了企業(yè)整體技術(shù)能力，既有利新品開(kāi)發(fā)，又有利老產(chǎn)品不斷改善質(zhì)量和成本。印制板加工技術(shù)是一門應(yīng)用技術(shù)，離不開(kāi)人員的技能培養(yǎng)，等待別人開(kāi)發(fā)成功后，未必你可以制造出產(chǎn)品，等你趕上之后，電子市場(chǎng)又會(huì)出現(xiàn)新的要求，因此，我們必須抓住高密度印制板正在起步的時(shí)機(jī)，加大企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)力度。

2、條件不成熟，等成熟了再說(shuō)

市場(chǎng)決定企業(yè)的生存，高科技電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需要高密度印制板，這是大勢(shì)所向，市場(chǎng)給企業(yè)提供了發(fā)展空間，企業(yè)應(yīng)該充分利用現(xiàn)有的資源（技術(shù)、設(shè)施、信息），外部環(huán)境（物料供應(yīng)，加工配套能力，行業(yè)信息），精心組織策劃，創(chuàng)造條件，不斷開(kāi)發(fā)，克服困難，創(chuàng)造條件，適應(yīng)市場(chǎng)變化，擺脫大生產(chǎn)，低效益，掙扎競(jìng)爭(zhēng)的困境。

3、開(kāi)發(fā)方向不明，不知如何下手

組建開(kāi)發(fā)隊(duì)伍，進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，行業(yè)調(diào)研，提出有針對(duì)性的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方案。組建技術(shù)隊(duì)伍，針對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方案，開(kāi)展相關(guān)工藝試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)計(jì)劃，調(diào)整管理，適應(yīng)高密度印制板生產(chǎn)加工特殊要求。

4、常規(guī)生產(chǎn)管理和開(kāi)發(fā)工作的協(xié)調(diào)

開(kāi)發(fā)工作的初期只要安排恰當(dāng)，不會(huì)影響常規(guī)生產(chǎn)管理，常規(guī)管理給開(kāi)發(fā)管理讓路，提供充分的支持，加速開(kāi)發(fā)進(jìn)度，高速開(kāi)發(fā)工作的周期（樣板或小批量生產(chǎn)），需要管理者綜合平衡調(diào)整兩種管理的合并，統(tǒng)籌計(jì)劃安排，協(xié)調(diào)配合管理。

開(kāi)發(fā)工作的后期（批量生產(chǎn)成熟期），需要管理者決策，組建新的管理機(jī)構(gòu)，調(diào)整訂單和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，重新編制經(jīng)營(yíng)管理目標(biāo)。

后述：“高密度印制電路技術(shù)開(kāi)發(fā)”既含專業(yè)技術(shù)問(wèn)題，又含企業(yè)管理問(wèn)題，對(duì)中小印制板企業(yè)而言既具誘惑，又具畏難和風(fēng)險(xiǎn)，既想給同仁詳細(xì)介紹高密度印制板的相關(guān)知識(shí)，又怕是紙上談兵，遠(yuǎn)水不解近渴，“技術(shù)要為生產(chǎn)服務(wù)，技術(shù)要為企業(yè)創(chuàng)造效益”，企業(yè)眼前利益如何同長(zhǎng)遠(yuǎn)利益結(jié)合？處在一種復(fù)雜和矛盾的思路中引出了此篇文章，因篇幅限制，讀者需求不同，盡量刪減相關(guān)技術(shù)圖表，讓大家對(duì)高密度印制電路技術(shù)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，讓全員都來(lái)關(guān)心、支持企業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)工作，引起共鳴，將是筆者撰寫(xiě)此篇文章的真實(shí)目的，讓我們同心齊力為企業(yè)的技術(shù)開(kāi)發(fā)做出貢獻(xiàn)！