不到半根头发粗的镀铜盲孔(下)——拆解iPhone XR的多种发现

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使用A11芯片的i-XS 其最大特色是将长条型十层主板折半，中间另插入双面板然后再上下焊成为22层板，如此省下的面积可用以加大L 型电池。

主板正面头号元件PoP 的A12正是笔者详加探讨的重心，也正是电业从芯片、封装、组装最先进技术之所在。

不到半根头发粗的镀铜盲孔(下)
——拆解 iPhone XR 的多种发现
TPCA 资深技术顾问 白蓉生
(接上期)
３．６　ＳＡＰ（Ｓｅｍｉ－Ａｄｄｉｔｉｖｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓ）半加成法的真正面貌
日商大运味之素大改行并量产多年ABF(Ajinomoto Bond Film)的白色膜材，已成为全球高阶大型载板SAP 增层用无玻纤的膜材，其关键技术就是所掺加的nm 级SiO 2 小球。

当增层的ABF 膜材打出盲孔后接下来的除胶渣会咬掉表面小球，所留下众多球坑则可用以抓牢起步用的化铜层，进而得以在大排板上做出10~15μm 的牢固细线。

通常ABF 的超小盲孔可采UV 雷射绕锯成孔，较大盲孔则可用更快速的CO 2烧孔。

其化铜也较一般厚出50%。

(图20)
３．７　ＳＡＰ法与ｍＳＡＰ法两者细线的不同
SAP 半加成法的流程是先对高价ABF 膜材执行孔内与板面两者总体性除胶渣，如此即可清洁盲壁盲底又可咬掉表面微球而留下1μm 的球坑，于是后续铺满较厚的化铜层时就具备了绝佳的抓地力。

有了较厚的化铜层才可用以代
替铜箔进行后续流程；经光阻、电图２０
铜、去光阻，全面咬蚀(Differential Etching)后即得到已削角宽度仅10~20μm 的细线(图21中②)。

从画面下端见到传统蚀刻有尖角的内层板与上端无尖角细线看来，两者完全不同。

图21中①③④是用3~5μm UTC 取代高价SAP 的mSAP 工法所量产的载板细线。

注意载板与类载板两者流程也有差异。

３．８　载板用ＳＡＰ半加成法与ｍＳＡＰ模拟半加成法两者的对比
SAP 半加成法仅指ABF 膜材经全面除胶渣咬掉微球留下微坑后；再过PTH 化钯化铜湿流程的金属化——光阻及成像——电镀铜成线及填盲孔——去光阻并全面性蚀剂而完工。

如图22所示，下中图即为8+2+8的高阶CPU 超大型载板，上下8次增层均为SAP 法的杰作，右三图为其互连盲孔与细线的画面。

所谓mSAP 法就是利用常规的PP 与超薄铜皮来代替昂贵SAP
法
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PCB Information
JAN 2021 NO.1的化铜层做为起步，以节省掉ABF 的成本并增加全板刚性。

左下图即为mSAP 生产载板的切片。

３．９　模拟半加成ｍＳＡＰ法于载板与类载板两者的比较
各世代iPhone 手机，都是采用SLP(Substrate Like PCB)『类载板』的工法去量产细线微孔的手机板，载板mSAP 板材的UTC 超薄铜皮厚度为2~3μm，为了降低手机板的成本，于是SLP 的UTC 厚度则已放宽到5μm 左右，其所有流程均与mSAP 法不太相同。

由于超薄铜皮UTC 太过软弱无法自由持取，因而必须在特殊接着剂协助下另与18μm 抛弃型载箔共同组成复箔，当UTC 被热压在玻纤树脂板面后，其接着剂下半部会被强热所裂解，于是即可连同载箔从3μm UTC 的光面撕离，然后即可进入PCB 流程的钻孔或盲孔。

右图即为mSAP 原复箔的UTC 精细画面。

(图23)
３．１０　干式真空溅钛溅铜之半导体式金属化做法
图24中①②⑤即为颠覆传统另采干式金属化(Metallization)制程以取代容易孔破与脱垫的现行湿流程，③④为现行PTH 湿流程完工载板的切片画面。

由于阿托水平线PTH 或上村垂直PTH 都是采高单价较少铜瘤的碱性离子钯，用以取代PCB 一向惯用较便宜但铜瘤较多的酸性胶体钯。

可恨的是碱性钯处理后的清洗竟然一律用纯水！请问纯水如何能洗净百万计盲孔死角中的残余碱性钯？一旦有残钯则后续当然会有化铜也必定会脱垫。

事实上载板对于是否脱垫的要求却
图２２
图２３
图２１
①
②③④
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远逊于苹果手机板。

(图24)
３．１１　载板ＰＴＨ碱性离子钯清洗不足的化铜脱垫
所有载板业的PTH 都采用高单价自认一定好的碱性离子钯，可恨的是大排板数百万盲孔如何能用纯水洗净强碱？最好是先用市水强力预洗以除掉死角残硷，然后再用纯水把市水洗掉才是正确的做法。

然而载板业不管是垂直线或水平线都一律采用昂贵的纯水去冲洗残硷，若真能洗净那才是痴人说梦话呢！幸亏载板已被封牢在模块内且焊接次数也不多，是故发生脱垫也就不多了。

然而载板一旦做了可靠度试验时其脱垫就会多了。

由是可知残硷的清除是多么重要了。

(图25)
４．１　反瘤反转铜箔　Ｒｅｖｅｒｓｅ　Ｔｒｅａｔｅｄ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｆｏｉｌ　（１）
为了因应高速方波与射频弦波两者快速传输与减少损耗起见，三种板材进步最快的就是铜箔。

图26中，右上图为传统ED 铜箔：其粗糙稜面后续还要长出粗大铜瘤，当其反踩在树脂表面时才得以抓牢。

如此完工PCB 的众多小型焊垫，在数次重工返工中才不致因强热而浮离。

右中为低稜LowProfile 的反瘤新式ED 铜箔，PCB 加工是把微瘤光面踩压在树脂表面，成线后底部皮肤跑高速讯号时才可减轻Skin Effect 的损耗。

左图为生箔后处理的稜面再镀铜瘤过程，注意其阳极是故意斜放，使起镀时因距离近电阻小以致电流超大而出现粉状镀铜，走动中距离渐远电流渐小又
四、铜箔的快速进步
图２６
图２４
图２５
图
２７①③④⑤
②
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PCB Information
JAN 2021 NO.1成为良好镀铜，于是好铜包烂铜就成为铜瘤了，右下两黑白电镜图即为瘤前瘤后之对比。

(图26)
４．２　反瘤反转铜箔的ＲＴＶ　（２）为了高速方波与射频微波两者传输能量不致过度损耗起见，无稜无瘤两面光滑的全新铜箔，不但在厚大板(左下图)已使5年以上，连i-XR 手机LCP 天线软板所用者(右下图)也都改用全新铜箔了。

从下图厚大板多次强热内层铜面的开裂可知，传统用的黑氧化或棕氧化都不能再用了，替代化皮膜(如阿托的Bondfilm)则可过关。

至于光滑铜面微瘤的抓地力，当然还要另靠Silane 的大力帮忙才不致浮离。

(图27)
４．３　超薄铜皮ＵＴＣ微瘤面的耦联剂　（１）
图28中②③两图为低稜Low profile 与小瘤的常规铜箔，①为暗场取像的单图而②却另为明场的接图，两者均未见到小瘤面上出现白色的耦联剂。

④为明场在特殊偏光中所摄取的连接图，已见到UTC 微瘤下缘的白色耦联剂皮膜。

④中的明场图虽看不到Silane 迹像，但UTC 红色的微瘤面却清晰可见。

(图28)
４．４　超薄铜皮ＵＴＣ微瘤面的耦联剂　（２）
图29中②⑤两图为低稜小瘤传统铜箔在同一试样不同光影中取像的对比，其左中特殊偏光中并未见到白色的耦联剂。

不过①③二图传统铜箔的微瘤面在一般性偏光中也可见到暗色的耦联剂。

其余④⑥⑦等三图，均为具有UTC 与及微瘤面者是载板mSAP 的专用
图２８
图
２９
图３０
①
①
⑦
②⑤
⑥
③
④②③
④
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铜箔，⑦中明场虽看不到Silane，但下两明场特殊偏光者却可见到白色耦联剂的皮膜。

⑥为清晰高倍所见到UTC 下缘的白色耦联剂图。

(图29)
４．５　ｉ－ＸＲ手机ＬＣＰ天线板其ＦＣＣＬ中ＵＴＣ微瘤面的耦联剂
图30三图均为XR 手机LCP 天线软板所用Kuraray 双面铜箔的软材，从中图可见到该FCCL 的总厚度为60μm，两面铜箔厚为15.36μm，故知UTC 与微瘤两者厚约2μm。

左偏光连图中更可见到微瘤面暗色的Silane 薄膜。

右图为暗场所见到的红色UTC 与白色耦联剂的皮膜。

从前82期5G 文章6.6节可知，两种不同界面的接着强度应来自四种机制：①机械扣锁②静电理论③吸着理论④化学键理论。

至于此等软材中耦联剂的接着强度，则以化学键居功厥伟。

将来不管是硬板或软板，也不管大板小板，耦联剂的用场必然越来越广。

(图30)
４．６　ＸＲ天线ＬＣＤ软板其铜箔微瘤面的耦联剂
图31五图均为XR 手机LCP 天线多层软板的切片，其压合条件为290℃，400PSI，100分钟左右；经常会把软化的LCP 压垮挤薄，因而苹果就特别采用600℃以上的銲料做为支撑及互连。

右上四层LCP 天线板焊接零件画面中可见到LCP 中白色的高温銲料，右中为该銲料的放大图，右下为其暗场图可清楚见到两铜箔的双面都出现了白色耦联剂皮膜。

左上图为右下图左端的放大画面，左下深盲孔画面也可见到紫色的耦联剂。

(图31)图
３３图３１
图３２①③
⑤
④
②
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JAN 2021 NO.1５．１　ｍＳＡＰ工法的盲孔可靠度XR 手机主板与大型九层式载板两者均采mSAP 工法所量产，图32最下连图即为大型SIP 的9L 载板贴在主板的偏光图。

右图是该载板8个堆栈填铜盲孔代替全通孔且已完成双面焊接的画面。

从中图可知该等盲孔的口径都不到4mil，更可从左图放大2000倍强光取像的画面见到，两盲孔周围已出现红色的化铜(黑钯要从偏光透视才可见到)；但近乎白色填铜与底垫铜之间并未出现红色的化铜或沙铜，多次强热后也当然不会脱垫。

(图32)
５．２　ｉ－ＸＲ十层主板的叠构与ＳＬＰ细线
图33中④可见到i-XR 十层主板的叠构过程为：首先进行双面内核板的成孔成线制程，即L5与L6的超薄板材(见图中②102.5μm)的大排板工程。

在完工内核板上下两面采P/p 与铜箔的HDI 式逐次压合增层，首次增层到「增一」后的四层板(即L4到L7)。

并继续增到十层板。

注意含「增二」以后三增者即为SLP 制程。

③⑤即为L2五条细线之一刻意放大3000倍的清楚画面。

(图33)
５．３　类载板与载板的ｍＳＡＰ不同载板SAP 的化铜层较一般PCB 化铜层约厚出50%，一旦清洗不足已致盲底尚有残钯及化铜时当然会出纰漏，不过载板出货最多焊5次下因而较少脱垫。

但苹果手机板出货前至少要焊15次，于是这种SLP 的手机板就比真正载板还更加困难了。

右两图中可清楚见到最下端的
五、载板与类载板两种ｍＳＡＰ的不同
UTC 以及阿托水平线所镀的一铜与后来的二铜。

再从中图三个堆栈孔可见到PCB 的化铜较薄故也较少出现盲底可怕的红色化铜。

(图34)
５．４　传统蚀刻经二流体改善的效果与ＳＡＰ细线的比较
传统水平上下蚀刻细线两面效果并不同，下板面是被上喷所
咬蚀当然不会有水沟效应(Puddle Effect)。

但内层上板面则必定会出现不良的水沟效应。

所谓二流体就是指上板面的走动咬蚀中，同时也将积水抽走以降低水沟对细线的负面效果。

右三图即为内层板顶面抽蚀的细线良好效果。

左二图为高成本的SAP 细线画面。

(图
35)
图３４
图
３５。