HDI 制作流程

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6.沉铜与加厚铜（孔的金属化）
概念： • 电路板的基材是由铜箔，玻璃纤维，环氧树脂组 成。在制作过程中基材钻孔后孔壁截面就是由以 上三部分材料组成。 • 孔金属化就是要解决在截面上覆盖一层均匀的， 耐热冲击的金属铜。 • 流程分为三个部分：一去钻污流程，二化学沉铜 流程，三加厚铜流程（全板电镀铜）。
前言
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一.概述：
HDI板，是指High Density Interconnect,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
内层线路做好的板子必须要经过黑化或棕化后才能进行 层压。它是对内层板子的线路铜表面进行氧化处理。一般生 成的Cu2O（氧化亚铜）为红色、CuO（氧化铜）为黑色， 所以氧化层中Cu2O为主称为棕化、CuO为主的称为黑化。
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3. 黑化和棕化：
棕
流程
化
线
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1.开料（CUT)
开料是把我们采购回来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. 2. 3. UNIT：UNIT是指客户设计的单元图形。 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。 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。
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2.内层干膜：(INTTER DRY FILM)
内层干膜是将内层线路图形转移到PCB板上的过程。 在PCB制作中我们会提到图形转移这个概念，因为PCB制作就是也就是 将设计好的布线图形转移到PCB板上，并用导通孔的方式保证每层电性能 的连通。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、内层蚀刻等几道工序。首先将切 好的芯板经过前处理（除去氧化膜和油污），进行内层贴膜。所谓内层贴 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。贴好膜的板将进行曝光。我们将绘制有线路图形的负片 菲林挡在光源前进行曝光，透光的部分被固化，没透光的部分还是干膜。 我们褪掉没固化的干膜，将贴有固化保护膜的板进行蚀刻。这样没有膜的 铜皮将被蚀刻掉，有保护膜的铜皮会被留下来。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。 对于设计工程师来说，我们要注意的是布线的最小线宽、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。
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5.钻埋孔(DRILLING)
印制板上孔的加工形成有多种方式，目前使用最多的是机械钻孔。 机械钻孔就是利用钻刀高速切割的方式，在板子（母板或子板）上形成 上下贯通的穿孔。对于成品孔径在8MIL及以上的穿孔，我们都可以采用 机械钻孔的形式来加工。机械钻孔的形式决定了盲埋孔的非交叉性。如 果设计的是既有2-4层的埋孔，又有3-5层的埋孔，这样的设计在生产上 将无法实现。 就我们这块6层板而言，此时我们加工的是2--5层的埋孔。如图：
概述
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二.材料:
1、HDI绝缘层材料
1.1 常用 HDI绝缘材料一览表 规格 60T12、 65T12 、80T12、 60T18、 80T18 1080、106
材料类别 RCC材料 普通FR4
材料
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1.3 特殊材料的介绍：
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4. 层压
层 3. 周期的控制：
压
压制周期主要由层压过程中温度，压力， 时间决定。相应地影响因素有压力，温度，升 温速率。
4. 层压后处理：
压板——>二次切板——>后固化——>X—ray 钻孔——>铣边——>磨边——>打钢印
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4. 层压
对于设计人员来说，层压首先需要考虑的是对称性。 因为板子在层压的过程中会受到压力和温度的影响，在层压 完成后板子内还会有应力存在。因此如果层压的板子两面不 均匀，那两面的应力就不一样，造成板子向一面弯曲，大大 影响PCB的性能。 另外，就算在同一平面，如果布铜分布不均匀时，会造 成各点的树脂流动速度不一样，这样布铜少的地方厚度就会 稍薄一些，而布铜多的地方厚度就会稍厚一些。 为了避免这些问题，在设计时对布铜的均匀性、叠层的 对称性、盲埋孔的设计布置等等各方面的因数都必须进行详 细考率。
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HDI板制作的基本流程
Feb.28,2003
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前言
由于高科技的发展迅速，大部分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。 SYE在2000年开始着手HDI制品的开发与研究，并于2001年 购入Hitachi via machine的CO2激光钻机，开始HDI产品的生 产，经过一段时间的摸索，HDI制品的生产已经稳定，工艺也 逐渐成熟。经过3年多的生产，现总结出一些有关HDI制作的整 个工艺流程和CO2激光盲孔制造的经验，在这里和大家探讨研 究。
HDI绝缘层所使用的特殊材料 RCC ： 涂胶膜铜箔(Resin Coated Copper) 涂胶膜铜箔(Resin Coated Copper) 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: B stage (Mitsui)和 B+C stage(Polyclad) B stage B+C stage 铜箔 铜箔 树脂 ( C stage) 树脂(B stage) 树脂 ( B stage) 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． 材料
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6.沉铜与加厚铜
孔的金属化涉及到一个能力的概念，纵横比，又叫厚 径比。厚径比是指板厚与孔径的比值。当板子不断变厚， 而孔径不断减小时，化学药水越来越难进入钻孔的深处， 虽然电镀设备利用振动、加压等等方法让药水得以进入钻 孔中心，可是浓度差造成的中心镀层偏薄仍然无法避免。 这时会出现钻孔层微开路现象，当电压加大、板子在各种 恶劣情况下受冲击时，缺陷完全暴露，造成板子的线路断 路，无法完成指定的工作。 所以，设计人员需要及时的了解制板厂家的工艺能力， 否则设计出来的PCB就很难在生产上实现。需要注意的是， 厚径比这个参数不仅在通孔设计时必须考虑，在盲埋孔设 计时也需要考虑。
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3.黑化和棕化：(BLACK OXIDATION)
黑化和棕化的目的
1. 去除表面的油污，杂质等污染物； 2. 增大铜箔的比表面，从而增大与树脂接触面积，有利于 树脂充分扩散，形成较大的结合力； 3. 使非极性的铜表面变成带极性CuO和Cu2O的表面，增加 铜箔与树脂间的极性键结合； 4. 经氧化的表面在高温下不受湿气的影响，减少铜箔与树 脂分层的几率。
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1.4 不同HDI绝缘层材料的效果
这些是不同类型的一阶盲孔切片图（A）
RCC
FR4（1080）
材料
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这些是不同类型的一阶盲孔切片图 （ B ）
2×1080
2×106
材料
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1.42 “2+n+2”HDI板一般结构：
材料
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下图是SYE 制作的一个16层HDI板的结构
材料
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三.能力
SYE HDI板制程能力
项目 层数 最大完成板尺寸 最大完成板厚 最小完成板厚 最小通孔钻孔孔径 最小盲孔钻孔孔径 制程能力 4-32层 21”*27” 4.0mm 0.40mm 0.25mm 0.10mm 项目 镀通孔纵横比 激光盲孔纵横比 通孔孔位公差 盲孔孔位公差 外层最小线宽/间距 内层最小线宽/间距 制程能力 12：1 1:1 +/-3mil +/-20um 3mil/3mil 3mil/3mil
时又被称为镭射板。）HDI板的钻孔孔径一般为3-6mil(0.076-0.152mm)，
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。