HDI板制作的基本流程

1HDI板制作的基本流程Apr.28,2005東莞生益電子有限公司2東莞生益電子有限公司前言由于高科技的发展迅速，众多的电子产品都开始向轻薄短小的方向发展，而高密度互连板（HDI）适应市场的要求，走到了PCB技术发展的前沿。HDI采用激光成孔技术，分为红外激光、紫外激光（UV光）两大类。CO2红外激光成孔技术凭借其高效、稳定的特点广泛应用于4---6MIL盲孔的制作。我公司在2000年开始着手HDI制品的开发与研究，并于2001年购入Hitachi的CO2激光钻机，开始HDI产品的生产，经过长时间的摸索，目前HDI制品的生产已经非常稳定，工艺也逐渐成熟。本文只要是介绍有关HDI的制作工艺流程和HDI制造过程中对设计的一些要求。3東莞生益電子有限公司一.概述：HDI板，是指HighDensityInterconnect,即高密度互连板。是PCB行业在20世纪末发展起来的一门较新的技术。传统的PCB板的钻孔由于受到钻刀影响，当钻孔孔径达到0.15mm时，成本已经非常高，且很难再次改进。而HDI板的钻孔不再依赖于传统的机械钻孔，而是利用激光钻孔技术。（所以有时又被称为镭射板。）HDI板的钻孔孔径一般为3-5mil(0.076-0.127mm)，线路宽度一般为3-4mil(0.076-0.10mm)，焊盘的尺寸可以大幅度的减小所以单位面积内可以得到更多的线路分布，高密度互连由此而来。HDI技术的出现，适应并推进了PCB行业的发展。使得在HDI板内可以排列上更加密集的BGA、QFP等。目前HDI技术已经得到广泛地运用，其中1阶的HDI已经广泛运用于拥有0.8PITCH的BGA的PCB制作中。4東莞生益電子有限公司HDI技术的发展推动着芯片技术的发展，芯片技术的发展也反过来推动HDI技术的提高与进步。目前0.5PITCH的BGA芯片已经逐渐被设计工程师们所大量采用，BGA的焊角也由中心挖空的形式或中心接地的形式逐渐变为中心有信号输入输出需要走线的形式。所以现在1阶的HDI已经无法完全满足设计人员的需要，因此2阶的HDI开始成为研发工程师和PCB制板厂共同关注的目标。1阶的HDI技术是指激光盲孔仅仅连通表层及与其相邻的次层的成孔技术，2阶的HDI技术是在1阶的HDI技术上的提高，它包含激光盲孔直接由表层钻到第三层，和表层钻到第二层再由第二层钻到第三层两种形式，其难度远远大于1阶的HDI技术。一.概述:5東莞生益電子有限公司二.材料:1、材料的分类a.铜箔：导电图形构成的基本材料b.芯板(CORE)：线路板的骨架，双面覆铜的板子，即可用于内层制作的双面板。c.半固化片(Prepreg):多层板制作不可缺少的材料，芯板与芯板之间的粘合剂，同时起到绝缘的作用。d.阻焊油墨：对板子起到防焊、绝缘、防腐蚀等作用。e.字符油墨：标示作用。f.表面处理材料：包括铅锡合金、镍金合金、银、OSP等等。6東莞生益電子有限公司2、层压的绝缘层材料2.1SYE使用的板材一览表Item2006MaterialNormalMaterialMICA/EG-150T,SYST/S1141,Grace/MTC-97HighTGMaterialMICA/ND-50，HITACHI/MCL-E-679(F),Nelco/N4000-6,ISOLA/FR406,Matsushita/5715,Nelco/N5000-30/32LowDkMaterialRogers/RO4003、RO4350,Nelco/N4000-13,ARLON/25FR、25N,HITACHI/MCL-LX-67FHalogenFreeMaterialHITACHI/MCL-BE-67G,NELCO/N4000-2EFTM,Matsushita/R-1566Anti-CAFMaterialNelco/N4000-7,SYST/S1141CAF,Matsushita/R-1766GHighDkMaterialHITACHI/MCL-HD-677東莞生益電子有限公司2、层压的绝缘层材料2.2、HDI绝缘层材料2.2.1SYEHDI绝缘材料一览表材料类别规格RCC材料60T12、65T12、80T12、60T18、80T181080、106FR4(LDP)8東莞生益電子有限公司HDI绝缘层所使用的特殊材料RCC：涂胶膜铜箔(ResinCoatedCopper)涂胶膜铜箔(ResinCoatedCopper)是指将特别的树脂膜层涂在电镀铜箔上。这层膜可以完全覆盖内层线路而成绝缘层.主要有两种:Bstage(Mitsui)和B+Cstage(Polyclad)　　　Bstage　　　　　　　　B+Cstage特点:*不含玻璃介质层，易于镭射以及等离子微孔成形．*薄介电层．*极高的抗剥离强度．*高韧性，容易操作．*表面光滑，适合微窄线路蚀刻．2.3特殊材料的介绍：铜箔铜箔树脂(Bstage)树脂(Bstage)树脂(Cstage)9東莞生益電子有限公司涂胶膜铜箔(ResinCoatedCopper):一般来说，HDI板的激光钻孔都是在涂胶膜铜箔上面成孔。孔径的形状与一般机械钻孔的孔的形状不完全一样。激光钻孔的孔的形状为一个倒置的梯形。而一般的机械钻孔，孔的形状为柱形。考虑到激光钻孔的能量与效率，镭射孔的孔径大小不能太大。一般为0.076-0.10毫米。HDI板所需要的其他的材料如：板料；半固化片和铜箔等则没有特别的要求。由于镭射板的电流一般不会太大，所以线路的铜的厚度一般不太厚。内层一般为1盎司，外层一般为半盎司的底铜镀到1盎司的完成铜厚。板料的厚度一般较薄。并且由于RCC中也仅含树脂，不含玻璃纤维，所以使用RCC的HDI板的硬度/强度一般比同厚度的其他PCB要差。10東莞生益電子有限公司2.4目前HDI板的一般结构：StackedButNonCopperfilled2-HDIStacked&Copperfilled2-HDINonstacked2-HDI1-HDI11東莞生益電子有限公司这些是不同类型的一阶盲孔切片图（A）RCCFR4（1080）2.5不同HDI绝缘层材料的效果12東莞生益電子有限公司这些是二阶HDI盲孔的切片图RCCFR413東莞生益電子有限公司三.能力HDI板常规制程能力比内层pad大5milmask对位能力3oz昀大内层底铜厚度+/-7%阻抗公差1/2oz昀小内层底铜厚度0.100um—0.200um盲孔加工孔径3oz昀大外层底铜厚度2+N+2激光钻孔次数1/3oz昀小外层底铜厚度3mil/3mil内层昀小线宽/间距0.10mm昀小盲孔钻孔孔径3mil/3mil外层昀小线宽/间距0.25mm昀小通孔钻孔孔径+/-20um盲孔孔位公差0.40mm昀小完成板厚+/-3mil通孔孔位公差4.0mm昀大完成板厚1:1盲孔纵横比21”*27”昀大完成板尺寸12：1镀通孔纵横比4-18层层数制程能力项目制程能力项目14東莞生益電子有限公司NonStacked2NonStacked2--HDIHDIKeyParametersNormal(um)Advanced(um)A(Upperlanddia.)≧φ300Φ100C(Lowerlanddia.)≧φ300≧φ275≧φ275B(Upperviadia.)Φ100ABCBuild-upLayersDesignformanufacturing15東莞生益電子有限公司IACIIABIACBNonStacked2NonStacked2--HDIHDIKeyParametersA&BNetData(um)A&BNetOursolutionsSamenet125Samenet&≦125umA--CopperfilledDifferentnet444Differentnet&≦444umNoChoiceSamenet125Samenet&≦125umViaOnHole(AonC)Differentnet445Differentnet&≦445umNoChoiceIACIIABIIfthesekeyparametersareoutofabovelimits:16東莞生益電子有限公司KeyParametersNormal(um)Advanced(um)A(Upperlanddia.)≧φ400B(Upperviadia.)φ200φ200D(lowerviadia.)φ100φ100C(Lowerlanddia.)≧φ400≧φ350E(Bottomlanddia.)≧φ300≧φ250≧φ350StackedbutNonCopperFilled2StackedbutNonCopperFilled2--HDIHDIRemark:IfthereissomeL1-3directconnectedvia,wewouldhelptoaddisolatedlandsontheL2ifpossible.OtherwiseL1-3directconnectedviacannotbemanufactured.ABDECBuild-upLayersDesignformanufacturing17東莞生益電子有限公司KeyParametersNormal(um)Advanced(um)A(Upperlanddia.)≧φ330B(Upperviadia.)φ100φ100D(Lowerviadia.)φ100φ100C(Lowerlanddia.)≧φ330≧φ275E(Bottomlanddia.)≧φ300≧φ250≧φ275Stacked&CopperFilled2Stacked&CopperFilled2--HDIHDIABDCBuild-upLayersEDielectricthickness70umDesignformanufacturing18東莞生益電子有限公司下面我们将以一个2+4+2的8层板为例来说明一下HDI的制作流程：四.流程：19東莞生益電子有限公司开料是把原始的敷铜板切割成能在生产线上制作的板子的过程。首先我们来了解几个概念：1.UNIT：UNIT是指客户设计的单元图形。2.SET：SET是指客户为了提高效率、方便生产等原因，将多个UNIT拼在一起成为的一个整体图形。它包括单元图形、工艺边等等。3.PANEL：PANEL是指PCB厂家生产时，为了提高效率、方便生产等原因，将多个SET拼在一起并加上工具板边，组成的一块板子。我们采购回来的大料有以下几种尺寸：36.5INCH×48.5INCH、40.5INCH×48.5INCH、42.5INCH×48.5INCH等等。作为PCB设计的工程师与PCB制作的工程师，利用率是大家共同关注的问题。1.开料（CUT)20東莞生益電子有限公司内层干膜是将内层线路图形转移到PCB板上的过程。2.内层干膜：(INNERDRYFILM）在PCB制作中我们会提到图形转移这个概念，因为导电图形的制作是PCB制作的根本。所以图形转移过程对PCB制作来说，有非常重要的意义。内层干膜包括内层贴膜、曝光显影、内层蚀刻等多道工序。内层贴膜就是在铜板表面贴上一层特殊的感光膜。这种膜遇光会固化，在板子上形成一道保护膜。曝光显影是将贴好膜的板将进行曝光，透光的部分被固化，没透光的部分还是干膜。然后经过显影，褪掉没固化的干膜，将贴有固化保护膜的板进行蚀刻。再经过退膜处理，这时内层的线路图形就被转移到板子上了。对于设计人员来说，我们昀主要考虑的是布线的昀小线宽、间距的控制及布线的均匀性。因为间距过小会造成夹膜，膜无法褪尽造成短路。线宽太小，膜的附着力不足，造成线路开路。所以电路设计时的安全间距（包括线与线、线与焊盘、焊盘与焊盘、线与铜面等），都必须考虑生产时的安全间距。21東莞生益電子有限公司2.内层干膜前处理22東莞生益電子有限公司2.内层干膜内层贴膜23東莞生益電子有限公司2.内层干膜对位与曝光24東莞生益電子有限公司2.内层干膜对位与曝光25東莞生益電子有限公司蚀刻后的AOI检板2.内层干膜26東莞生益電子有限公司黑化和棕化的目的1.去