HDI微孔技术研究程15页
新型深盲孔高精密HDI板关键技术研究
新型深盲孔高精密HDI板关键技术研究研发项目立项报告审批表研发立项报告---新型深盲孔高精密HDI板关键技术研究一、项目背景意义随着电子产品向轻、薄、小、高密度、多功能化发展.印制板上元件组装密度和集成度越来越高，特别是5G的发展，信号传输的速度越来越快，数据传输量也越来越大，使印制电路板朝高频率、高功率、微型化、组件高密度集中化的趋势发展。
产品的可靠性及产品信号传输的问题是电子产品设计及应用考虑的重要问题.其中产品的发热及信号传输的质量、损耗、速度问题就是其中考虑及解决的重要问题之一。
为满足人们便携的需求，产品信号的传输方式从有线传输转向无线传输，信号通过发射端发射，自由空问传输，接收端接收，由于信号在传输过程中存在损耗，传输过程中的信号功率会逐渐衰减。
衰减到一定程度时将造成信号失真，最终导致接收错误，因此信号在传输时都是有一定的距离限制，特别是无线信号的传输，其受干扰严重，距离越远损耗越大，要达到远距离的传摘，中间就要不断的进行信号的中继，即:接收一再生一发射，中继次数太多会影响信号传输的速度，因此需要减少信号的中继次数，为此只有在发射时不断提高信号的功率，为提高数据的传输量，需要不断提高信号的频率，因此促使信号不断的朝高频、高功率化方向发展，信号不断的增加频率及功率时，电子产品的功耗也在不断增加，功耗增高时，电流也会相应增加，电流通过印制电路板及电子元器件时就会发热.最终产品温度升高，导致元器件失效和寿命降低问题。
过去产品传输频率低、功耗小。
印制电路板散热一般忽略不计，或进行一钱简单的散热处理就可以达到要求。
但随着高频化、高功率化的发展，现已无法满足要求，印制电路板散热的问题日益倍受关注，散热技术己成为电子产品的设计研发过程中首要考虑的重点问题。
所以散热技术己成为电子产品的设计研发过程中首要考虑的重点问题。
HDI板一种新型印制电路板，具有高导热、高散热、高性能、高可靠性类产品，特别适用于具有高频、高功率、高散热、高可靠性要求的电子产品上，广泛应用于高频通讯、军工、医疗、航天等领域，是我国即将要发展的一项新类型的印制电路板，产品制造技术达国内领先水平，国际先进行列，具有的良好的推广及应用意义。
最新HDI微孔技术研究-程
四、HDI的电子测试技术
HDI测试设备的ET设备基本要求：
1、2~4mil（50-100μm）精细节距的能力（线或阵列）； 2、盘没有损伤（非接触或柔软接触）； 3、适用欧姆定律测试（100%电测试）或类似测试； 4、＜10欧姆的连通性测试，＞10兆欧绝缘性测试（250V）； 5、无夹具（低的NRE成本）； 6、批量生产能力：每小时大于2平方米或每秒测试200到400个点。 7、高频测试能力：控制阻抗和串扰。
夹具等离子体放电探头测试设备可以测试精细节距（250微料以下）。 4、控制电子迁移（Controlled Electron Migration）
控制电子迁移是利用光电效应激发被测试基板线条上网格上的电子，在高频激光 束的脉冲下电子被发射和测量。可进行超细节距（75微米）测试。控制电子迁移测试 开路的门槛值较低（1千欧）。
测试区域被划分成2“X2”的小片，电子束用来扫描整个表面并对准标靶。当不同 电 子束在同一盘的电位转换速度与电容的关系来确定开路及短路。用于超精细节距（小 于25微米）测试，缺点是开路门槛值较低（将近10兆欧），要求高的真空系统。
3、等离子体放电测试设备（Plasma Discharge Tester） 采用在一个基板上的两个位置激发局部等离子体，使接触两个相应的测试点。无
7.SLC : Surface Laminar Circuit 8.自动布线程序列 : Auto-routers 9.环氧树脂微导通孔工艺品 : Plasma Etched Redistribution Layers 10.铜蒸汽激光 :Copper Vapor Laser
11.Nd:YAG(Neodymium doped yttrium-aluminum-garnet)钕:钇铝石榴石.YAG激光受激 光介质晶体。 12.Nd:YLF(Neodymium doped yttrium-lithium-fluoride)钕:钇锂氟化物.YLF激光受激光 介质晶体。 13.DFM:Design for Manufacturability 可制造性设计 14.光化学烧蚀(photo-chemical ablation)有机物被除去,其中分子内的键被高能量的光 子击断. 15.热烧蚀切除(photo-thermal ablation)由于受热或气化造成有机材料被除去的过程. 16.远心透镜(Telecentric lens):一种特别设计的透镜,其输出光束永远与工件表面垂直. 17.准分了激光(Excimer laser):由氟化氩,氯化氙等二聚物气体产生等离子体发出的紫 外激光. 18.CO2激光:由一氧化碳,二氧化碳,氦气,氮气等混合气体产生的等离子体发出的激光, 首通讯输出在红外光谱段,波长位于9300纳米与10600纳米之间. 19.UV:YAG:频率成倍(两倍或三倍)增长的YAG激光,波长为355纳米或266纳米,在紫 外光谱区. 20. YAG激光(YAG laser):初级输出在红外光区,波长为1064纳米,由Nd:YAG固态晶体 产生.
HDI 制作流程
材料
9
美維科学技術集团
東莞生益電子有限公司
下图是SYE 制作的一个16层HDI板的结构
材料
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東莞生益電子有限公司
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
流程
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東莞生益電子有限公司
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。
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。 材料
最小外层底铜厚度
最大外层底铜厚度
HDI_教材
檢 驗 方 法 /工 具 目視 / AOI
ECCD
/
CCCD
X-RAY 目視 / AOI TDR
CCCCCDD
蜂鳴器 目視
目視
切片
100X放大鏡
拉脫皮膠帶
4 c-side
HDI 印 刷 電 路 板 流 程 介 紹
47
盲孔對準度量測及紀錄方式
3
AB 7 65 4 3 2 1 0
0孔 1孔 2孔 3孔 4孔 5孔 6孔 7孔
2
1 2.25 2.75 3.25 3.75 4.25 4.75 5.25 5.75
註(1)由（０～7）請記錄最後響度之偏移度 EX:假設為第4孔響即記錄4孔
HDI 印 刷 電 路 板 流 程 介 紹
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通孔對準度量測及紀錄方式
7 65 4 3 2 1A
1響 2響 3響 4響 5響 6響 7響 3mil 4mil 5mil 6mil 7mil 8mil 9mil
級別PCB背光管控8級 HDI/HF9級
HDI 印 刷 電 路 板 流 程 介 紹
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29. 外層線路製作 (Pattern imaging)
壓膜(D/F Lamination)
HDI 印 刷 電 路 板 流 程 介 紹
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曝光(Exposure)
顯像(D/F Developing)
HDI 印 刷 電 路 板 流 程 介 紹
HDI 印 刷 電 路 板 流 程 介 紹
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28. 電鍍(Desmear & Copper Deposition)
HDI 印 刷 電 路 板 流 程 介 紹
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1.檢驗方式切片觀察依要求分微蝕前后觀察. 2.板面外觀無檢驗. 3.背光,製作上厚度0.6mm雙面用研磨;取樣頻
HDI流程简介(教材).
2018/10/16 截面示意图
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4.HDI特有製程介紹
4.塞孔（埋孔/盲孔）研磨製程: 目的:对树脂塞孔的板子进行研磨，以研磨掉板面上多余的树脂， 确保铜面无树脂残留，从而避免影响线路制作。
原理:利用物理原理对板面多余的填充树脂进行去除。
2018/10/16
研磨前
研磨后
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5.HDI制作的相关参数及品质监控点
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特别品质监控目 标 搬运过程中，不可 棕化刮伤漏铜；
1. 塞孔后无漏光， 板面无油墨堆积； 2. 塞孔深度70%以 上；
信赖度：1-4次无 分层 靶孔品质：无孔 偏，孔变形，靶孔 毛刺； 板边不可有毛边； 板面品质：板面无 塞孔过满导致的鼓 起，缺胶；
5.HDI制作的相关参数及品质监控点
HDI制程簡介
2018/10/16
1
报告人：制程 龚俊
內容
1.HDI 產品說明 2.HDI製作流程 3.HDI結構設計方式 4.HDI特有製程介紹 5. HDI制作的相关参数及品质监控点 6.层间对准度系统
1.HDI 產品說明-HDI=High Density Interconnection(高密度互連) HDI.和傳統電路板最大的不同處,在於HDI的立體化電路 設計,以盲孔(Blind Hole)與埋孔(Buried Hole)來取代部 分的導通孔. 孔小：孔徑在6 mil以下(本廠最低可以達到4mil) 線細：Line/Space 不大於 3 mil/ 3mil 密度高：接點密度大於 130點/in2
終檢
HDI的工藝流程圖(厂内)
开 料 内层 (L3~L4) 内检 压合（一） 埋孔钻孔（ L2-L5层）
埋孔塞孔
hdi工艺技术
hdi工艺技术HDI（High Density Interconnect）工艺技术是一种高密度互连技术，用于制造高性能、高可靠性的印制电路板（PCB）。
它采用了一系列复杂的制造过程，以在有限的空间内提高电路板上的互连密度。
下面将详细介绍HDI工艺技术的主要过程和优势。
首先，HDI工艺技术主要包括了堆叠微孔填充、盲孔、埋孔和多层交叉等关键步骤。
在堆叠微孔填充过程中，通过多层电镀和堆叠，使得传统双面电路板上的空余空间被利用起来，从而实现互连线的堆叠。
盲孔是指从板子的一侧钻孔，并通过化学和机械加工来形成孔状结构，从而实现不同层之间的互连。
埋孔是在表面层和内部层之间形成金属插孔，用于传递电信号和电气能量。
多层交叉则是利用互连板和内部层之间的金属线路来实现电路信号的传输。
HDI工艺技术相比传统的PCB制造方法有许多优势。
首先，它可以大大提高电路板的互连密度。
由于堆叠微孔填充和盲孔的使用，HDI工艺技术能够提供更多的互连通道，从而在有限的空间内实现更多的电路信号传输。
其次，HDI工艺技术可以减小电路板的尺寸。
通过堆叠和埋孔的设计，HDI工艺技术能够将电路板的厚度降低到几乎是传统PCB的一半，使得设备更加紧凑。
第三，HDI工艺技术可以提升电路板的性能和可靠性。
多层交叉和埋孔的应用能够降低电路板的电阻和电抗，从而提高信号传输的速度和质量。
此外，通过减少电路板尺寸和增加互连密度，HDI工艺技术可以减少电路板上控制信号和电源信号的传输路径，从而降低信号干扰的概率，提高系统的可靠性。
总的来说，HDI工艺技术是一种先进的PCB制造技术，能够实现更高的互连密度、更小尺寸的电路板以及更高性能和可靠性的电路设计。
随着电子产品的发展和需求的不断增加，HDI 工艺技术也将得到广泛的应用。
在未来，我们可以预见，HDI 工艺技术将继续发展，为电子设备带来更多的创新和突破。
盲埋孔(HDI)板制作能力及设计规范
目录制订我司盲埋孔（HDI）板的流程及设计规范。
2.0范围：适用于我司“3+N+3”以内的盲埋孔（HDI）板的制作。
3.0职责：研发部：更新制作能力，制定并不断完善设计规范，解决该规范执行过程中出现的问题。
设计部：按照工艺要求设计并制作相关工具，及时反馈执行过程中出现的问题；负责对工程设计及内层菲林进行监控，及时提出相关意见或建议。
品保部：发行并保存最新版文件。
市场部：根据此文件的能力水平接订单，及向客户展示本公司的制作能力；收集客户的需求，及时向研发部反馈市场需求信息。
4.0指引内容:4.1盲埋孔“阶数”的定义：表示其激光盲孔的堆迭次数（通常用“1+N+1”、“2+N+2”、“3+N+3”等表示）、或某一层次的最多压合次数、或前工序（含：内层一压合一钻孔）循环次数，数值最大的项目则为其阶数。
4.2盲埋孔“次数”的定义：表示一款盲埋孔（HDI）板的压合结构图中所包含的机械钻盲埋孔次数和激光钻盲埋孔次数的总和（如同一次压合后的两面均需激光钻孔，则按盲埋两次计。
但计算钻孔价钱时只按一次激光钻孔的总孔数或一次钻孔的最低消费计）。
4.3盲埋孔“阶数”和盲埋孔“次数”的示例：4.3.1纯激光钻孔的双向增层式叠孔盲埋孔（HDI）板结构图示例盲埋孔阶数1盲埋孔阶数2盲埋孔阶数3阶数表示法1+2+1阶数表示法2+2+2阶数表示法3+2+3盲埋孔次数2盲埋孔次数4盲埋孔次数6编号：C-EG-099版本：1.6盲埋孔（HDI ）板制作能力及设计规范页码：第5页共26页4.3.3 简单混合型的双向增层式盲埋孔（HDI ）板结构图示例（激光盲孔为错位孔）盲埋孔阶数 1 盲埋孔阶数 2 盲埋孔阶数3 阶数表示法1+2+1 阶数表示法 2+2+2 阶数表示法3+2+3 盲埋孔次数 3 盲埋孔次数 5 盲埋孔次数 7盲埋孔阶数1盲埋孔阶数2盲埋孔阶数 3盲埋孔阶数1 阶数表示法1+2+1盲埋孔次数3盲埋孔阶数2 阶数表示法2+2+2 盲埋孔次数5盲埋孔阶数3 阶数表示法3+2+3 盲埋孔次数74.3.2简单混合型的双向增层式盲埋孔（HDI ）板结构图示例（激光盲孔为叠孔）4.3.4复杂混合型的双向增层式盲埋孔（HDI ）板结构图示例（激光盲孔同时有叠孔和错位孔）阶数表示法1+2+1阶数表示法2+2+2阶数表示法3+2+3盲埋孔次数3盲埋孔次数5盲埋孔次数7盲埋孔阶数1 盲埋孔次数2 盲埋孔阶数2 盲埋孔次数4编号：C-EG-099 版本：1.6盲埋孔（HDI ）板制作能力及设计规范页码：第6页共26页4.3.6 纯机械钻孔的双核双向增层式盲埋孔阶数结构图示例（含假层设计）4.3.7 纯机械钻孔的双核单向增层式盲埋孔阶数结构图示例盲埋孔阶数3 盲埋孔次数5盲埋孔次数1 盲埋孔次数2 盲埋孔次数3 rWFTTTTI盲埋孔阶数2 盲埋孔阶数2 盲埋孔次数3盲埋孔次数5盲埋孔次数6盲埋孔阶数14.3.5纯机械钻孔的盲埋孔次数结构图示例盲埋孔阶数1 盲埋孔阶数1 盲埋孔阶数3盲埋孔阶数1盲埋孔次数3 盲埋孔阶数2 盲埋孔次数6编号：C-EG-099 版本：1.6盲埋孔（HDI ）板制作能力及设计规范页码：第7页共26页4.3.8 纯机械钻孔的双核单向增层式盲埋孔阶数结构图示例独立芯板和多次压合盲孔层混合压合时， 该独立芯板的涨缩值与盲孔层的涨缩值相 差较大，独立芯板越薄，差值越大盲埋孔次数64.3.9 复杂混合型的双向增层式盲埋孔板结构图示例14.3.10 复杂混合型的双向增层式盲埋孔板结构图示例2盲埋孔阶数3 盲埋孔次数9PPPP盲埋孔阶数 1 盲埋孔阶数2阶数表示法 1+2+1 阶数表示法 2+2+2 盲埋孔次数 3 盲埋孔次数 6盲埋孔阶数3 阶数表示法3+2+3 盲埋孔次数9盲埋孔阶数34.4备注：1）上表中的难度系数为基于相同层次相同材料无任何盲埋孔时的普通板的难度提升值2）盲埋孔板的制作难度系数=盲孔阶数难度系数+盲孔次数难度系数3）如同时存在激光钻盲孔和机械钻盲孔，其制作难度系数=激光钻盲孔+机械钻盲孔4）如树脂塞孔的通孔需做成“Via-in-PAD”设计，需单独再增加15%的难度系数5）如存在小于0.10mm的薄芯板电镀，每张芯板分别需单独再增加5%的难度系数2）表格中打“*”的，表示是可选择的步骤，或者当前面的副流程执行该步骤时、则后面相关某步骤可不执行。
一种厚介质HDI板盲孔制作技术研究
৲ᮠ〠 ᆼᡀᶯ 㣟ᶯӻ ⴢᆄ䇮䇑 ⴢᆄⴤᖴ ᴰሿ䙊ᆄ ṁ㜲ຎᆄ
ᢰᵟ⢩⛩ 1.57±0.16mm 0.25mm L1-2 ቲ 62 њǃL5-6 ቲ 31 њ 䫫ཤⴤᖴ0.250 mmˈ㓥⁚∄1:1 䫫ཤⴤᖴ0.350 mm ǃᆼᡀᆄᖴ0.305 mmˈᖴ∄4.5:1 䫫ཤⴤᖴ0.30 mmǃᆼᡀᆄᖴ0.254 mm
0 前言
近年来，随着电子信息技术的不断发展，电 子产品在PCB上安装的功能元件数越来越多，对 其承载的信号传输量、频率及信号保真度等要求 也不断提高，高密度互连（HDI）板的介质层设 计厚度越来越大，不再局限于≤0.1 mm的标准。 基于目前填孔电镀工艺对纵横比的要求，随着介 质层设计厚度的增加，盲孔孔径设计也必然随之 加大（通常HDI板盲孔直径≤0.1 mm，介质层厚 度≤0.1 mm，纵横比维持≤1[1]。尽管维持了盲孔 纵横比≤1要求，但此类厚介质大孔径盲孔特殊 HDI板的制作难度依然很大，极易出现各种品质问
WANG Wen-ming HU Shan-yong HAN Lei XUN Rui-ping Abstract Based on the requirements of via-filling plating process to aspect ratio, the design diameter of blind via must increase accordingly. The production difficulty of the thick-substrate and large-diameter blind via is extremely difficult and is prone to all kinds of quality problems, such as the breakdown, adhesive residue and open circuit of blind via. Based on a thick-substrate special HDI board, the production technique of this HDI blind via was introducedin this paper. Key words HDI board; Laser Blind via; Via-filling plating; Desmear & PTH; Open circuit of blind via
HDI定义及激光钻孔原理
Kingchen
HDI定义
• HDI(High Density Interconnection)高精密 度互联 • 凡非机械钻孔，孔径≦0.15mm(大部分为盲 孔），孔环之环径在10mil以下者称为微导 孔或者微孔 • 凡PCB具有微孔且布线密度在117英寸/平 方英寸以上者称之为HDI类PCB(通常设计 的线宽线距在4mil/4mil以下）
• 二次一阶（现在行业里也叫二阶） 指相邻两层都仅含一阶HDI孔的PCB板。如下图所 示：（1+1+8+1+1结构）
HDI分类
• 二阶
也称二阶盲孔，直接连接相邻三层的HDI孔,指有第1层与第3层连接或／ 和第n层与（n-2）或／和第1、2、3层相互连接或／和第n、（n-1）、 （n-2）层相互连接的HDI孔.如下图所示：（2+8+2结构）
HDI分类
目前最行业内常见的HDI板有一次一阶HDI，其次是二次一阶HDI，二 阶HDI，下面以这三种常见结构举例说明 一次一阶： 也称一阶盲孔，直接连接相邻两层的HDI孔,指仅有相邻层连接的HDI 孔，如第1层与第2层连接或／和第n层与第（n-1）层连接.如下图所示： （1+8+1结构）
HDI分类
HDI类PCB板的特点
• HDI类PCB具有体积小，重量轻，介层薄， 速度快，频率高的特点 • 优点： 1.成本降低 2.增加焊接点密度 3.增加布线密度 4.有利于先构装技术的运用
激光成孔原理
• 激光是当“射线”受到外来的剌激而增加能量下所激发的一种强力光 束，其中红光及可见光具有热能，紫外光具有光学能。此种类型的光 射到工件后会产生三种现象即反射，吸收，穿透. • 激光钻孔的主要作用是快速除去所要加工的基板材料，其主要是靠光 热烧蚀和光化学切除 • (1)光热烧蚀：指被加工的材料吸收高能量的激光，要极短的时间加热 到熔化并被蒸发掉的成孔原理 • (2)光化学切除：是指紫外线区所具有的高光子能量，激光波长超过 400纳米的高能量光子起作用的结果。这种高能量的光子能破坏有机 材料的长分子链，成为更小的微粒，而其能量大于原分子，极力从中 逸出,在外力的掐吸下，基板材料被快速除去而形成微孔。 • 以上就是激光成孔的基本原理，目前PCB行业钻孔用的激光器主要有 RF激发的CO2气休激光器和UV固态Nd:YAG激光器
HDI产品埋孔处理工艺技术研究
等 几个关键 点入 手 ，分别论述 这几个环节对产 品热性能的影响及 其之 间的 交互作 用，并根据 大量 的实验 和科学的分析
确 定 Ｈ Ｉ 品 埋 孔 处 理 的 工 艺技 术 。 Ｄ产
关键词 埋孔 ；树脂塞孔 ；分层 ；玻璃化转化温度 （ ｇ）；热膨胀 系数 （ Ｔ 丁 Ｃ Ｅ）
中图分类号 ：Ｔ ４ Ｎ１ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ — ０ ６（ ０ ０ — ０ ５ ０ ９ ０９ ２ １ ０ １】 ４ ０ ８ — ５
图１ 常见的ＨＤ结构 Ｉ
相 同 ，关 于这 方 面 的文 章 也相 对 少 些 ，最 早 见 诸 于
Ｓ 发表 的技术 文章 也差 不 多是 １ 年 前 的事 了。 ＭＥ ０
２ 具 有埋 孔结 构 的Ｈ 性能 影响 因 Ｄ热 Ｉ 素分析
Ｐ Ｂ 热 性 不 良最 具 体 的表 现 就 是在 焊 接 装 配 Ｃ 耐 过 程 中 的爆板 也 叫分层 （ ｌ ｎｔ ｎ ，这 是非 常 Ｄｅ ｍｉａ ｏ ） ａ ｉ 严 重 的质 量 缺 陷 。因为Ｐ Ｂ Ｃ 内部 发生 分层 是一 个系 统
用在各领域，埋盲孔结构、孔上孔 （ ｉ ｏ Ｔ ） Ｖ ａ ｎＰ Ｈ
已经 司 空见 惯 （ 图１ 。盲孔 （ ｌ ｄＨ ｌ Ｌ ｓ 见 ） Ｂ ｉ ｏｅ＆ ａｅ ｎ ｒ
Ｖｉ ＨｏｅＬ ａ ｌ ＶＨ）的 工艺技 术 很 多Ｐ Ｂ企 业业 已掌握 ， Ｃ 这 方 面 的文章 已经 很 多 了。但 对于 埋孔 （ ｕｉｄＨｏｅ Ｂｒ ｌ ｅ ＆ Ｉｎ ｒＶｉ ｌ ＶＨ ） 的处 理 工 艺 各 企业 却不 尽 ｎ ｅ ａＨｏｅＩ
埋孔 这种 结 构 的设计 对 于Ｈ Ｉ 品来 讲 ，再 也平 Ｄ产
常 不过 了。但 就是 由于埋 孔 的存在 使 得Ｐ ＣＢ内部 的结
HDI技术
Core
手机板制造技术介绍
1次积层结构C
• 2~3、4~5、2~5层有导通孔。主要流程：
在2片双面敷铜 板上做出导通孔 分别蚀刻出3、 4层线路
激光法积层 工艺流程
把2片双面板层 压为1片4层板 做出2~5 层导通孔
用普通多层板的外层加 工流程完成后续制程
RCC layer
Core
手机板制造技术介绍
各种结构的比较
• 各种埋盲孔多层板与相同层数的普通多层板相比，每完成1块成品板所要多使用的干膜 和主要生产工序的数量：
埋盲孔 结构 传统埋盲孔 3+3 传统埋盲孔 2+2+2 传统埋盲孔 2+4 传统埋盲孔 4+4 1次积层 结构A 1次积层 结构B 1次积层 结构C 干膜 （面） 机械钻孔 （片） 沉铜平板电镀 （片） 内层图形转移 （面） 棕/黑氧化 （面） 层压 激光钻孔 （片） （面）
双面板
手机板制造技术介绍
传统埋盲孔结构2+4
• 1~2层、3~6层有导通孔，主要流程：
用1片双面敷铜板 蚀刻出4、5层线路 在1片双面敷铜 板上做出导通孔 层压为 4层板 蚀刻出第 2层线路 做出导 通孔 蚀刻出第 3层线路 把1片双面板和1片4 层板层压为1片6层板 双面板 用普通多层板续）
• 传统埋盲孔与1次积层比较：
• 积层方法形成的盲孔的孔径比传统埋盲孔的孔径更小， 从而使布线密度提高。 • 1次积层结构A比传统埋盲孔2+2+2结构流程更短。
• 1次积层结构B比传统埋盲孔2+4结构流程更短。
手机板制造技术介绍
设计方案的选择
• 优先考虑采用1次积层结构A，其次是1次积层结构B。 • 传统埋盲孔结构与积层结构相比，在布线密度、制造 流程、生产成本等方面都没有优势，所以传统埋盲孔 结构不值得采用。 • 在1次积层结构中，内层出现交错埋孔（如结构C）将 使制造流程加长很多，所以要尽量避免。
HDI板微孔工艺介绍
四. HDI板微孔电镀流程介绍
由于HDI板微孔特性，孔内传质效果差，所以孔内 电镀困难度较一般通孔要大。为改善孔内电镀层 品质，主要采用如下措施： • 降低电流密度，延长电镀时间。 • 优化镀液参数和电镀槽液计。 • 改垂直挂镀为水平挂镀。 • 改用反脉冲电镀。
• 碳黑基工艺(如 麦德美的BLACKHOLE)
碳黑基工艺与石墨基工艺相似。碳黑系统不需要选择 固定剂。 流程：
清洁剂
碳黑
空气刀/干燥
清洁剂
碳黑
空气刀/干燥
微蚀
• 导电聚合物(如DMS-E)
该工艺是在树脂及玻璃纤维表面上形成有机导电层。 流程：
溶剂调整
高锰酸钾
清洗
催 化剂
固定
干燥
板先在高温环境中(约90℃)，以KMnO4进行氧化性的整 孔处理，使孔壁上先形成MnO2层，再浸入含Pyrrole
• 化学沉铜金属化微孔 由于化学沉铜过中，氧化还原过程中 产生H2，严重影响该工艺应用微孔金属 工艺，因为H2不是导致空洞，就是使沉 铜层变薄。
• 钯基工艺(如 Conduction DP-H)
钯基直接金属化工艺利用分散的钯的颗粒来使非导电 表面导电。 钯基工艺流程：
清洁/调整
微蚀
预浸
生产导电层
7. 改善RFI/EMI/ESD性能。 8. 提高布局效率。
二. HDI流程简介
• 华通Build up介绍 • 四种非机钻成孔方式介绍 • co2激光钻孔原理
三. HDI板微导通孔金属化流程
在HDI制作取得成功中，微导通孔金属化是保证微 孔导电及金属可靠性的关键因素。用来使导通孔 金属化的工艺有如下几种： • 化学沉铜 • 钯基直接金属化 • 石墨法 • 碳墨技术 • 导电聚合物
HDI微孔技术研究-程
HDI定义
HDI（JPCA定义为积层PCB）是具有已减少的几何形状图形的基板，一般将每平 方英寸互连线达到160英寸幻数（magical number），部分定义为每平方英寸达到110 英寸。有利于缩小尺寸、减轻重量和增加电气性能。
烧蚀门槛值（ablation threshold）
调整能量密度扩大光束直径或减弱输出能量，使之介于处理的介质材料门槛值和 铜的门槛值之间，从面保证钻孔过程控制在目标导体层上。
五、HDI相关理论介绍
线延
线延时间TD: ( ns : nanosecond 毫微米)说明信号的传递速度与互连长度相关
TD=L× εr (12in/ns)=82ns/in ×L × εr
HDI基材的低介电常数有利于减少线延.在常规的FR4板中,玻璃纤维的介电常数 大约为6.2,环氧树脂介电常数大约为3.5,根据玻璃和环氧混合的原则,FR4的介电常数 在4.0和5.2之间变化.
非覆铜箔介质层材料
日本目前70%使用的是非覆铜箔材料. 1 . 光致介质层材料 材料包括:环氧树脂,环氧混合材料,聚降冰片烯(pohynorborene),聚酰亚胺等. 可采用 液体状或干膜状,负片或正片成像,溶剂型或水溶型显影. 材料性能资料参考IPC-4104 规范图表1,2,3,4,5,6,7,8,9,10及16. 常用材料: Dupont VialuxTM81光致干膜与Ciba`s ProbelecTM81/7081相同; Envision PDD-9015光致液态介质绝缘材料; MacDermid MACuVia – C光致态介质材料; Shipley Multiposit 9500(液态介质材料);Morton DynaVia 2000TM光致干膜. 2 . 非光致成像非增强的介质材料 可用激光钻孔、等离子体蚀孔/机械Ajinonomoto ABF 干膜，Tamura TBR-25A-3热 固型油墨，Taiyo HBI-200BC热固 型油墨，MACuVia-L液态介质材料，Enthone方法等形成微孔。主要材料有：Osada OMI Envision液态介质材料等。
HDI专业版
1+1+2(4B)+1+1
1+1+4+1+1
1+1+2+1+1
1+1+4(6b)+1+1
HDI結構-通俗稱呼
2+8+2
Any layer
• ALIC: any layer inter connect. • Any layer:任何相鄰層間均有孔連接(非通孔).除是中間 兩層間可以不是Microvia hole,其它層間均為HDI孔.
IPC-6016要求:盲孔銅銅
• • • •
最小可作3mil. 最大可作8mil(C29能力) 常規是4mil或5mil. 擂射鑽孔時一般打3發. 可鑽100~200個/秒.孔越小,鑽孔速度就越 快.一般4MIL的孔可鑽120個/秒 左右.
孔銅10um (0.4mil)以上 我司要求: 0.5mil,13um 對埋孔孔銅IPC要求 0.6MIL以上
HDI 簡 介
2015 07 15
名詞定義
• HDI: （High Density Interconnection -高密度互連），因为口语顺畅性 直接称 “高密度电路板”或是HDI板。通過高密度微細布線和微小導通孔技 術來實現.HDI板的擂射孔一般是3~5MIL,線寬線距一般可達到3~4MIL. • Microvia:IPC-6016定義:凡孔徑 0.15mm(6mil)的孔.（孔徑為加工後 或電鍍後的孔徑）特稱為Microvia微導孔或微孔. • 盲孔:Blind via .只能被看見孔一端的孔.簡稱BVH • 埋孔:Buried via .完全被埋在板內的孔.inner via hole 簡稱IVH • VIP: Via in pad.盤中孔.也稱via in land即焊盤內有鑽孔的設計.IPC分為 VIP-C( conductive fill),及VIP-N( nonconductive fill) • Pitch:鄰近特征實體的中心節距.比如BGA球體的中心距,IC的中心距,金手指 的中心距….HDI板一般其Pitch為0.5mm, 0.45mm的Pitch較難制作.我司有處理過 0.4mm的Pitch.線路布在最外圍
浅谈HDI简介及工艺流程
OLYMPIC (HESHAN) PCB CO.,LTD.
鹤山市世运电路科技有限公司
2. 加工定位原理
Hitachi via machine 的RF（Radio Frequency）激励型 CO2激光钻机的光学原理为：激光源发射出激光光束，经 光束整形装置整形，再通过光阑孔来确定光束直径，又通 过光学系统折射，由“电流计式反射 镜”Galvanometer and Mirro）本身的X、Y定位，及机 台的X、Y台面（XYTable）定位两种系统合作而成。其 具体原理为：X、YTable，定位系统将大板面划为许多小 区域（最大为50×50mm，为提高加工精度，采用 30×30mm），在各区域局部采用特殊的镜面，微调反射 进行区域内各加工孔的X、Y定位。一个区域内的孔全部 加工完毕后再移动到下一个区域继续加工，因其区域内采 用镜面微调反射定位，对温/湿度变化要求甚严，一般室 温应控制在22±1℃，湿度控制在50±10%。
Olympic (Heshan) PCB Co., LTD.
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• CO2 激光钻孔
• 1. CO2激光成孔原理 CO2气体在增加功率及维持放电时间下，产
生波长在9400nm~10600nm之间的可实用的脉冲 式红外激光，众所周知，红外线的基本特性是能 够穿透绝大多数的有机物材料表面到内部的特性。 同时，绝大多数有机物材料具有强烈吸收红外线 波长的特点。有机物材料分子吸收红外线波长而 提高能量，这就体现了红外线的“热效应”特性。 CO2激光钻机就是应用红外线的这种光热效应对 有机物进行烧灼，形成连通性盲孔。
hdi流程工艺技术
hdi流程工艺技术HDI（High Density Interconnect）是一种高密度互连技术，用于制造多层印制电路板（PCB）。
HDI流程工艺技术是为了满足现代电子产品对更小、更轻、更高性能的要求而发展起来的。
HDI流程工艺技术一般分为以下几个步骤：首先是基板制备。
基板通常由玻璃纤维与环氧树脂复合材料构成，制备基板的过程包括材料选择、切割、清洗、钻孔等工序。
在HDI技术中，通常需要进行微孔钻孔和盲孔钻孔，以满足高密度布线的要求。
然后是图形化处理。
通过光刻技术，将电路设计转移到基板上。
这个过程涉及到照相、曝光、显影等步骤，最终形成图案化的电路线路。
接下来是电镀和制作多层。
在电镀工艺过程中，将电路板浸入电解液中，利用电流使其表面镀上一层金属，以提高导电性。
制作多层是为了增加电路板的布线密度，通过将多个薄板层叠在一起并使用层间电镀技术，以实现电路的互连。
然后是图形化处理第二次。
在HDI流程工艺技术中，通常需要进行多次图形化处理，以满足高密度布线的要求。
这包括用光刻技术制作更细小的线路，并且需要更高的精度和分辨率。
最后是外层处理。
外层处理是为了保护电路线路，提供更好的焊接性能和电阻特性。
这包括覆盖清漆、锡镀等工艺，以提高电路板的可靠性和耐久性。
HDI流程工艺技术的优点在于它可以实现更高的布线密度、更低的信号损耗和更好的电热性能。
这使得HDI技术在现代电子产品中得到了广泛应用，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等。
然而，HDI流程工艺技术也存在一些挑战。
首先是生产成本较高，特别是在多层制作和精度要求较高的情况下。
其次，HDI 技术需要更为复杂的制造设备和技术，对制造商的要求较高。
总的来说，HDI流程工艺技术是一种提高电路板布线密度和性能的重要技术。
随着电子产品对更小、更轻、更高性能的需求不断增加，HDI技术将继续得到广泛应用和进一步发展。
HDI培训资料
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2. 二阶镭射盲（埋）孔---1+N+1
6层板或8层板,有激光盲孔,机钻埋孔及通孔 流程:发料---内层湿膜—内层检验—压合---压合后处理---钻孔---电镀---(树脂塞孔---
(M23+M67)---X-RAY銑靶---鑽孔---電鍍---(樹脂塞孔---砂帶研墨)---內層外曝---外 層AOI---壓合---壓合后處理---外層銅窗---鐳射燒孔(L13=M23+M12, L68=M67+M78)---X-RAY銑靶---鑽孔---水平除膠渣---電鍍---外層干膜………
1. 一阶镭射盲（埋）孔
A 4层板,有激光盲孔及通孔 流程:发料—内层湿膜—内层检验—压合---压合后处理---外层铜窗---激光烧孔---X-
RAY铣靶---钻孔---电镀---外层干膜………………
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1. 一阶镭射盲（埋）孔
B 4层板,有激光盲孔,机钻埋孔及通孔 流程:发料—捞边---钻孔---电镀---(树脂塞孔---砂带研墨)---内层外曝---外层AOI---压
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5. 其他类型
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5. 其他类型 4+4
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5. 其他类型 4+2+4
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谢谢！
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RAY铣靶---钻孔---电镀---(树脂塞孔---砂带研墨)---内层外曝---外层AOI---压合--压合后处理---外层铜窗---激光烧孔---X-RAY铣靶4. 二阶同位盲埋孔
8層板,有鐳射盲孔,機鑽埋孔及通孔 流程:發料---內層濕膜—內層檢驗—壓合---壓合后處理---外層銅窗---鐳射燒孔
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二、HDI板的介质层材料
覆铜箔介质层Βιβλιοθήκη 料一般选择薄型的106或1080玻璃布增强材料(厚布在使用激光时难于汽化),树脂 严格接近于70%的1片或2片的层压板.激光钻孔使用敷形掩膜(conformal mask),采用 UV的Nd: YAG或CO2激光的直接聚焦光束,来进行导通孔的蚀孔.以上材料一般适于 用等离子体或激光蚀孔等方法来制作导通孔. 1 . 涂树脂铜箔
从机械角度材料可以分为增强的和非增强的层压板和预浸材料. 一般增强材料 有较好的尺寸稳定性及低的热膨胀系数(CTE),非增强材料具有低有介电常数(Dk),并 可以光致成像. 例如:Thermount及Thermount RTTM岐压板及预浸材料.
非覆铜箔介质层材料
日本目前70%使用的是非覆铜箔材料. 1 . 光致介质层材料
一、HDI微孔的主要钻孔工艺及相关概念
微孔定义
IPC-2315 & IPC-4104（JPCA定义为积层导通孔）规定为直径≤0.15mm埋、肓 导通孔，而标的连接盘（target pab）（JPCA定义为导通孔连接盘底部的连接盘）规 定为直径≤0.35mm的连接盘。
HDI定义
HDI（JPCA定义为积层PCB）是具有已减少的几何形状图形的基板，一般将每平 方英寸互连线达到160英寸幻数（magical number），部分定义为每平方英寸达到110 英寸。有利于缩小尺寸、减轻重量和增加电气性能。
可用激光钻孔、等离子体蚀孔/机械Ajinonomoto ABF 干膜，Tamura TBR-25A-3热 固型油墨，Taiyo HBI-200BC热固 型油墨，MACuVia-L液态介质材料，Enthone方法等形成微孔。主要材料有：Osada OMI Envision液态介质材料等。
2、成孔技术 A。直接成孔：直接加工板材的铜和介质，常用于通孔加工，目前仅有UV：YAG激 光采用。较大的孔采用光学方法放大激光束，或将光束作圆周运动挖孔（trepanning） 或螺旋孔（spiralling）。 B。两步工艺成孔：第一步用UV：YAG激光去掉表面铜和部分介质，第二步用低能 量密度的UV：YAG激光或CO2激光完成。
激光钻孔主要有CO2激光和UV-YAG激光，与机械钻孔的差异是用聚焦光束制造出
比用传统方法更小的孔。激光钻孔去掉介质的机理分光热切除（ablation）和光化学 切除。 光热烧蚀（切除）：激光波长在500纳米到10600纳米之间。吸收的能量加热材料， 导致它融化并被蒸发掉。孔壁易碳化，在镀孔前需用去污工艺进行清除。 光化学烧蚀（切除）：激光波长低于400纳米。高能量的光子可以打破有机材料的分 子长链，其能量高于原分子能量，强制性从孔中弹出形成粉未，不会造成成孔四周热 损伤。
1、激光钻孔的激光类型（用于PCB与封装行业） A。UV二极管激励的UV：YAG，其中三次谐波的Nd：YAG波长355纳米。在PCB钻 孔中应用最多。 B。RF（radio frequency）激发的CO2激光,为降低热损伤，应缩短脉冲时间，需外界对 光束进行调制。激光源密封，无需外界供给气体。 C。横向受激光气氛TEA（transverse excited atmospheric） CO2激光，脉冲持续时间根 据不同气体混合调整，需外界供给气体。常规维护需更换电极和光学元件，成本高。 D。准分子（Excimer）同TEA CO2激光相似，使用气体为二聚物，主要用于密度很高 的模块和封装中微孔加工。
材料包括:环氧树脂,环氧混合材料,聚降冰片烯(pohynorborene),聚酰亚胺等. 可采用 液体状或干膜状,负片或正片成像,溶剂型或水溶型显影. 材料性能资料参考IPC-4104 规范图表1,2,3,4,5,6,7,8,9,10及16.
常用材料: Dupont VialuxTM81光致干膜与Ciba`s ProbelecTM81/7081相同; Envision PDD-9015光致液态介质绝缘材料; MacDermid MACuVia – C光致态介质材料; Shipley Multiposit 9500(液态介质材料);Morton DynaVia 2000TM光致干膜. 2 . 非光致成像非增强的介质材料
烧蚀门槛值（ablation threshold）
调整能量密度扩大光束直径或减弱输出能量，使之介于处理的介质材料门槛值和 铜的门槛值之间，从面保证钻孔过程控制在目标导体层上。
HDI微孔的主要工艺
主要有四种工艺：激光导通孔、干法/湿法蚀刻导通孔、光致导通孔、导电油墨 形成导通孔和电路。 一、激光导通孔
二、干法/湿法蚀刻导通孔 最普通的干法蚀刻工艺是利用高频气体等离子体来进行蚀刻。 普通的热的KOH的湿法蚀刻工艺已经用于聚酰亚胺膜中。
三、光致导通孔 一般为半加成法或全加成法. 首先将专用配方的光敏树脂体系涂覆于次复合结构
(subcomposite)上,然后通过照相底版首分接触光致材料于UV光中进行曝光,曝光后便 产生了大量的导通孔.常用材料:Enthone-OMI Envision PDD-9015光敏介质层材料与 Ormet油墨, Dupont PDDF-100光敏干膜. 四、干法金属化(导电油墨/绝缘层再配置)
与FR-4性能相似,无E – 玻璃布增强材料,在剥强度,热性能上都是优良.一般分两 种类型:一次形成的涂树脂箔和两次形成的涂树脂铜箔.一次形成的涂树脂箔是为了 使用流动和填充的要求而设计的单一的B-阶树脂层.两次形成的涂树脂铜箔在靠近 铜箔处是一层C-阶树脂层,接着是一层用于流动和填充的B-阶树脂层. 介质层厚度变 范围为25μm ~ 76μm . 常用铜箔为1/2oz(25μm )和3/8oz(13.35μm ). 材料性能资料 参考IPC-4104规范图表12,13,19,20,21,22) 2 . 非编织的非玻璃布增强的层压板