HDI 板培训教材ppt课件

成熟。 1．1 RCC简介 RCC是由表面经粗化、耐热、防氧化等处理的铜箔和B阶段树脂组
成的，其结构如图1所示：铜箔(9-18μm)树脂层(60-100μm)图一：涂树 脂铜箔的结构 RCC的树脂层，
应具备与FR-4粘结片(Prepreg)相同的工艺性。此外还要满足积层法多层板的有关性能要求，如：
(1)高绝缘可靠性和微导通孔可靠性； (2)高玻璃化转变温度(Tg)； (3)低介电常数和低吸水率；
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HDI 板中常用名词解释
• HDI (High density interconnection)
• BUM( Buried-up multilayer)
• 通孔(Through Holes) • VIA 导通孔(micro-Via holes) • 盲孔(Blind Vias) • 埋孔(Buried Vias) • PTH 孔(Plating Through Holes) • 插件孔(Assembly Holes) • N-PTH 孔(Non-plating
模生产都适用，在国内市场具有广阔的发展前景。
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印制板表面镀（涂）工艺
一、印制板表面镀（涂）方法：a、电镀法。b、化学镀。 二、印制板表面镀层常见元素： a、镍，元素符号Ni，原子量58.7，密度8.88g/cm3，Ni2+的电化当量1.095g/AH。 b、金，元素符号Au，原子量197，密度19.32g/cm3，Au+的电化当量0.1226g/A·m。 c、锡，元素符号Sn，原子量118.69。 d、银，元素符号Ag，原子量107.88。 e、钯，元素符号Pd，原子量106.4。 三、镀层概述： a、镍：用于印制板的镍镀层分为半光亮镍(又称低应力镍或哑镍)和光亮镍两种。主要作为板面镀金或插头镀金的底 层，根据需要也可作为面层，镀层厚度按照IPC-6012(1996)标准规不低于2~2．5 μm。镍镀层应具有均匀细致，孔 隙率低，延展性好等特点，而且低应力镍应具有宜于钎焊或压焊的功能。 b、金：用于印制板生产的镀金层分为两类；板面镀金和插头镀金。 1)板面镀金：板面镀金层是24K纯金，具有柱状结构，它有极好的导电性和可焊性。镀层厚度0．01~0．05μm。 板面镀金层是以低应力镍或光亮镍为底层，镍镀层厚度3-51xm，镍镀层作为中间层起着金、铜之间的阻挡层的作用， 它可以阻止金铜间的相互扩散和阻碍铜穿透到金表面。镍层存在相当于提高了金镀层的硬度。 板面镀金层既是碱性蚀刻的保护层，也是有IC铝线压焊和按键式印制板的最终表面镀层。 2)插头镀金：插头镀金也称镀硬金，俗称"金手指"。它是含有Co、Ni、Fe、Sb等合金元素的合金镀层，它的硬度、耐 磨性都高于纯金镀层。硬金镀层具有层状结构。用于印制板的插头镀金层一般0．5~1．5μm或更厚。合金元素含量 ≤0．2％。插头镀金用于高稳定、高可靠的电接触的连接；对镀层厚度、耐磨、孔隙率均有要求。 硬金镀层以低应力镍为阻挡层，防止金铜之间的相互扩散。为了提高硬金镀层的结合力和减少孔隙率，也为了保护镀 液减少污染，在镍层和硬金层之间需镀以0．02~0．05p,m的纯金层。 c、锡：PCB裸铜板化学镀锡也是近年来受到普遍重视的可焊性镀层。 铜基体上化学镀锡从本质上讲是化学浸锡，是铜与镀液中的络合锡离子发生置换反应，生成锡镀层，当铜表面被锡完 全覆盖，反应即停止。 d、银：化学镀银层既可以锡焊又可"邦定"(压焊)，因而受到普遍重视。化学镀银层其本质也是浸银，铜的标准电极电 位0Cu+／Cu=0．51 V，银的标准电极电位0Ag+／Ag=0．799 V，故而铜可以置换溶液中的银离子而在铜表面生成 沉积银层：Ag++Cu→Cu++Ag为控制反应速度，溶液中的Ag+会以络离子状态存在，当铜表面被完全覆盖或溶液中 Cu达到一定浓度，反应即告结束。 e、钯：化学镀Pd是PCB板上理想的铜、镍保护层,它既可焊接又可"邦定"。它可直接镀在铜上，而且因为Pd具有自催 化能力，镀层可以长厚。其厚度可达0．08~0．2μm，它也可以镀在化学镍镀层上。Pd层耐热性高，稳定，能经受 多次热冲击。 在组装焊接时，对Ni／Au镀层，当镀金层与熔化焊料接触后，金被熔与焊料中形成AuSn4，当焊料中重量比达3％， 焊料会发脆影响焊点可靠性，但被熔的焊料不与Pd形成化合物，Pd漂浮在焊料表面，很稳定。 由于Pd的价格贵过金，在一定程度上限制了它的应用。随着IC集成度的提高和组装技术的进步，化学镀Pd在芯片极组 装(CSP)上将发挥更有效的作用。
的激光 器主要有FR激发的气体C02激光器和UV固态Na：VAG激光器两种。激光钻孔速度虽快，但
是和转轴钻孔(spindle drillng)相比，因为钻孔时板是单块而不是叠层放置，所以钻孔成本相对高许
多。 3) 等离子蚀孔，首先是在覆铜板上的铜箔上蚀刻出窗孔，露出下面的介质层，然后放置在
等离子的真空腔中，通入介质气体如CF4／H2／02／He／Ar，在超 高频射频电源作用下气体被电
1盎司=16打兰（dram）
16盎司=1磅（pound）
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换算Байду номын сангаас法：
1平方英尺=929.0304平方厘米，
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铜箔的重量除以铜的密度和表面积即为铜箔厚度！
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Cu密度=8.9kg/dm^3
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设Copper厚T
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Tx929.0304平方厘米x8.9克/立方厘米=1oz=28.35克
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T=0.0034287厘米=34.287um
3．4．3层压也是制作盲孔的关键工 序，控制与普通内层板基本一致。为了达到
满意的层压效果，对于盲孔应注意填孔，避免气泡难以排除而最终影响层与层间的结
合力。但因 RCC材料具有较薄的优势，孔径又很小时，孔内滞留的气体相对较少，利
用真空压机进行层压，控制好升温速率、压力，得到合格的层压板亦非难事。
四
结论 涂树脂铜箔与化学蚀刻法结合应用于埋盲孔的制作，成本低，小批量和大规
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• CC材料 盲孔 化学蚀刻法
一综 述 随着IT行业日新月异的变化，电子产品问着轻、薄、短、
小型化发展，相应的印制板也面临高精度、细线化、高密度的挑战。全球市场印制板的趋势是在高
密 度互连产品中引入盲、埋孔，从而更有效的节省空间，使线宽、线间距更细更窄。而相应的为适
应积层法和微细孔技术而发展的RCC材料(涂树脂铜箔Resin Coated Copper Foil，缩写RCC)也日益
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• 方法二：加工完的内层板(3／4)→外压涂树脂铜箔(2，5)→盲孔图形转移→腐蚀铜箔， 形成裸窗口→浓硫酸喷射去除环氧介质(70μm)形成盲孔→黑化 →压涂树脂铜箔(1， 6)→盲孔图形转移→腐蚀铜箔，形成裸窗口→浓硫酸喷射去除环氧介质(140μm)形成盲 孔→孔金属化→电镀铜加厚此流程比方法一少一孔金属化、电镀铜加 厚工序，但因第 一次形成盲孔后未金属化，第二次层压树脂仍会流入，所以第一次浓硫酸喷射去除环 氧介质的意义不大。 方法三：加工完的内层板(3／4)→压涂树脂铜箔(2，5)→盲孔 图形转移→腐蚀铜箔，形成裸窗口→黑化→外压涂树脂铜箔(1，6)→盲孔图形转移→ 腐蚀铜箔，形成裸窗口→浓硫酸喷射去除环氧介质(140μm)形成盲孔→孔金属化→电镀 铜加厚 此流程最为简洁，因为只需一次浓硫酸喷射去除环氧介质，孔金属化，工 序少，容易控制，缩短周期。如果只有盲孔且盲孔集中在1／2／3层或者只有埋孔且 集中在2／3层，用此法简便易行。Z 3．4问题 3．4，1因盲孔孔径小，多层 盲孔图形转移时应注意定位精确，否则盲孔重合度差。 3．4．2浓硫酸喷射去除 环氧介质形成盲孔后的检验也是一个难点。用检孔镜查孔时，盲孔下层正好显现一同 心圆斑则能保证盲孔的连通。掌握浓硫酸洗孔的 最佳深度，使两层间的树脂刚好去掉， 孔金属化后与下一层连通，又使盲孔位置的铜突沿最小。
介质层树脂。然后用加热的浓硫酸喷射到裸窗口上，腐蚀掉树脂，形成盲孔。 RCC铜箔 RCC树脂
抗蚀层湿膜或干膜化学蚀刻法腐蚀铜窗口去掉抗蚀层浓H2SO4去除树脂介质孔金属化现以一宽带网
卡的积层式6层板为例介绍工艺流程(要求：6层 板，1-2层含盲孔， 5-6层含盲孔，板厚0．8mm以
下。) 生产流程：
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阻抗 (Impedance)
1.什么是阻抗 (Impedance)
在具有电阻、电感和电容的电路里，对电流所起的 阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示
2. HDI 板中为什么要经常控制线路的阻抗?
要求PCB在高速信号传输中保持信号稳定，不产生误动作，这就要求所使用的 PCB的特性阻抗控制精度化的提高
3.阻抗与那些因素有关联? 影响阻抗的因素：
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• 下料(芯板2／3层，4／5层，)→制作内层板一内层层压(2／3，4／5层)→向两方向压外层(涂树脂铜箔) (1／6层)→外 层盲孔图形转移(1、6层盲孔)→腐蚀盲孔位置上与盲孔直径一致的铜箔，裸露介质树脂→浓硫酸喷射去除环氧介质 形成盲孔→钻通孔→前处理 →沉铜(平板电镀)→外层图形转移→电镀→蚀刻→印阻焊→热风整平或其它可焊性保护 层→铣外形→通断测试→检验→包装。 三讨论 RCC材料和积层法技术的成熟为盲孔的制作铺平了道路。 3，1浓硫酸的作用与影响 因为RCC材料不含玻璃纤维，加热的浓硫酸在较强的喷射压力下能较快去除环 氧介质，而又省掉去玻璃纤维的工序。其腐蚀深度与时间、浓度的关系： 腐 蚀树脂的深度(μm) 90％ 92％ 94％ 96％ 98％ 浓硫酸的浓度 T=38℃ t=60s,无喷淋压力下，浓硫酸浓度与腐蚀深度关系图 因盲孔一般都 是小于0．3mm的微小孔，而浓硫酸因其粘度高难以进孔。若将其加热可有效的增加流动度，并辅之以机械振动或 喷淋压力，热的浓硫酸就能充 分发挥自身优势。而浓硫酸对铜表面和下一层的铜无腐蚀作用，且能有效的清除环氧 树脂，不象机械钻孔、激光钻孔那样产生树脂腻污，也不会出现类似机械钻孔钻 到下一层铜箔的情形。如下图四是 没有机械喷淋条件下，浓硫酸蚀刻出的盲孔的显微剖切照片。如有均匀的喷淋压力盲孔的孔壁会更直，侧蚀会更小。 因浓硫酸蚀刻环氧介质时，其蚀刻能力是各向同性的，当它垂直蚀孔的同时也侧向蚀刻，导致铜箔下面产生侧蚀的 问题。又因为浓硫酸吸水性强，浓度易变，因 此严格监控浓硫酸浓度，固定温度指数，根据RCC材料的树脂厚度和 硫酸的浓度、温度关系图三决定洗孔的时间，才能确保环氧介质被去掉而产生的侧蚀又最小。 所以化学蚀刻法 在涂树脂铜箔上制盲孔是一项低成本而又可靠的工艺方法。 3．2化学沉铜 含盲孔的印制板生产过程需要重点控制的另一个工序为化学沉铜，因积层法制多层板，需一 次或多次沉铜。盲孔孔径小，化学镀铜溶液难以进孔，而且不如贯通 孔，溶液能够顺利进出交换更新。因此实现盲 孔的金属化使层与层之间连通便成为至关重要的工作。而RCC材料较其他环氧覆铜板薄，对制作相伺孔径 (0．3mm)的盲孔，其层与层间板厚孔径比如下：材料类型 RCC材料铜箔厚度 18μm树脂厚度 50μm 100μm板厚孔 径比(盲孔) 0．23：1 0．39：1 由上表可见，利用RCC材料作盲孔，板厚孔径比小于1：1，孔金属化相对容易 许多。板厚孔径比大大减小，有利于活化溶液、还原溶液、化学镀铜溶液在孔 内的交换。另外，化学镀铜生产线再 辅之以阴极移动、空气搅拌，减少气泡在盲孔内滞留的机会，就可确保盲孔的电气互连万无一失。用浓硫酸蚀刻出 来的孔较机械 钻孔÷激光成孔更彻底，无污物，减少了盲孔孔金属化前的清洁处理工作。而且孔金属化后可避免镀 层不牢、热冲击脱落等问题。 3．3多层盲孔 多层盲孔的制作有几种流程，以1／2／3层盲孔的六层板为例(树脂厚度为70gm)： 方 法一：加工完的内层板(3／4)→外压涂树脂铜箔(2，5)→盲孔图形转移→腐蚀铜箔，形成裸窗口→浓硫酸喷射去除 环氧介质(70lμm)形成盲孔 →孔金属化→电镀铜加厚→黑化→压涂树脂铜箔→形成盲孔(同上) 此流程采用循序渐进 的方式加工盲孔，既常规积层法，工序多，且不易控制。因为需两 次浓硫酸洗孔，两次孔金属化；且因为内层盲孔 金属化，黑化必须注意微蚀量，防止孔壁铜被蚀去过多。它的特点是盲孔、埋孔分散在不同层，用积层法可以很好 的 实现。
*W-----线宽/线间 H----绝缘厚度 *T------铜厚 H1---绿油厚 *Er-----介电常数 参考层
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RCC 是什么
• 一般的prg-preg为 树脂+玻璃纤维,而rcc是 一种由 树脂+铜 的一种"背胶铜箔",其处存 条件比一般pre-preg要严格(冷冰),适用天 laser drill,为hdi类板件专用
具在2轴方向具有很高的精确度，才能确保刚好将环氧层钻透，而又不破坏下一层的铜箔。而现实由
于钻床台面的平整 度、印制板的翘曲度等因素，不能严格保证机械钻盲孔分厘不差，只能控制钻头
深度在±50μm(2mil)，这远远不能满足盲孔生产的需要。 对于钻头深度控制的突破性构思[1]是
电场传感器(EFS即Electric Field Sensor)的应用，钻头就像天线能探测信号，当钻头接触到金属表
离成活性很强的自由基，与高分子反应起到蚀孔的作用。它的优点是所有导通孔一次加工并且不留
残渣，问题是处理时间较长，且成本 高不适于大批量生产。 二化学蚀刻法 化学蚀刻法在
涂树脂铜箔上制作盲孔是一项低成本而又行之有效的工艺方法。化学蚀刻法是在覆铜板表面做抗蚀
层(干膜或湿膜)，用只含盲孔孔位的底版曝光 ／显影／蚀刻铜，去掉孔表面的铜形成裸窗口，露出
面(如板子的铜表面)指定的信号就戏剧性的改变，这样控制的深度 为±5μm(0．2mil)，可以达到制
造盲孔的要求。将这一构思与传统钻孔工艺相结合，解决了2轴方向深度控制问题，但微细孔(小于
0．3mm)，的形 成，问题依然存在。 2) 现代的激光蚀孔技术在埋、盲孔制作方面有着独特的
优势[2]。激光钻孔之所以能除去被加工部分的材料，主要靠光热烧蚀和光化学烧蚀。PCB，钻孔用
(4)对铜箔有较高的粘和强度； (5)固化后绝缘层厚度均匀。 同时，因为RCC是一种无玻璃
纤维的新型产品，有利于激光、等离子体的蚀孔处理，有利于多层板的轻量化和薄型化。另 外，涂
树脂铜箔具有12μm，18μm等薄铜箔，容易加工。 1．2盲孔的形成 1)传统的机械钻孔工
艺已不能满足微细孔的生产，如数控钻床批量钻孔最小孔径为 0．1--0．3mm，而且钻盲孔要求刀
Through Holes)
• HDI板表面涂布有那些 • 什么是交叉盲埋孔 • HDI 板中阶的含义 • VIA IN PAD • 激光钻孔(Laser) • 微切片(Microsectioning)
• 阻抗 (Impedance)
• 铜箔厚度OZ 的含义
• 附树脂铜箔(RCC)
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OZ盎司在线路板中的含义
• 1OZ意思是1平方英尺的面积上平均铜箔的重量在28.35g,用单位面积 的重量来表示铜薄的平均厚度！
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oz是符号ounce的缩写，中文称为“盎司”(香港译为安士)是英
制计量单位,作为重量单位时也称为英两。
重量单位1oz=28.35g(克）
常衡盎司：重量单位。整体缩写为oz.av。
1盎司=28.350克