HDI微孔技术研究-程
一种任意层HDI板制作工艺技术的研究
一种任意层HDI板制作工艺技术的研究陈世金;罗旭;覃新【摘要】介绍了一种任意层HDI板的制作工艺,针对该类板的制作难点进行分析并提出解决方法。
以一种十层任意层HDI板的制作为范例,重点对该制作工艺的激光、线路和电镀等重要制程的控制参数、难点及注意事项进行了讲解,为同行各企业提高生产生产任意层HDI板的技术水平起到抛砖引玉的作用。
%This article introduced a kind of Any Layer HDI board production technology based on the production difficult and the corresponding resolutions.By taking the10-layer Any Layer HDI as the model for calligraphy,this paper has stressed the difficulty and the control skill in the process including D/F and panel plating,which provides guidance to improve the technique in the production of Any Layer HDI for occupation.【期刊名称】《印制电路信息》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】5页(P28-32)【关键词】任意层高密度互连板;激光;填孔电镀【作者】陈世金;罗旭;覃新【作者单位】博敏电子股份有限公司,广东梅州514768;博敏电子股份有限公司,广东梅州514768;博敏电子股份有限公司,广东梅州514768【正文语种】中文【中图分类】TN411 前言随着智能手机、平板电脑等高端电子产品的普及，对HDI板需求越来越多，HDI产品由原来的一阶、二阶逐渐向多阶和Any Layer方向发展。
HDI 制作流程
流程
26
美維科学技術集团
東莞生益電子有限公司
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
2
美維科学技術集团
東莞生益電子有限公司
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。
流程
19
美維科学技術集团
東莞生益電子有限公司
3. 黑化和棕化：
棕
流程
化
线
20
美維科学技術集团
流程
12
美維科学技術集团
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-制作流程
Feb.28,2003
1
東莞生益電子有限公司
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。
最小盲孔钻孔孔径
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
最小外层底铜厚度 最大外层底铜厚度
最小内层底铜厚度 最大内层底铜厚度
能力
1/3oz 3oz
1/2oz 3oz
蚀刻公差 盲孔加工孔径
阻抗公差 mask对位能力
11
制程能力 12：1 1:1 +/-3mil +/-20um 3mil/3mil
1.42 “2+n+2”HDI板一般结构：
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
10
美維科学技術集团
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
制程能力 4-32层 21”*27” 4.0mm 0.40mm 0.25mm
我们采购回来的大料有以下几种尺寸：36.5 INCH × 48.5 INCH、 40.5 INCH × 48.5 INCH 、42.5 INCH × 48.5 INCH 等等。而我公司目前能制作 的最大尺寸为23 INCH × 41 INCH，而且考虑到利用率等原因，实际制板 尺寸根据不同的板子而不同。所以开料就是将我们采购回来的大料切割成 一个个PANEL大小的板子的过程。
HDI学习资料
2.Conforma l 加工
APCB
以銅窗決定孔徑之尺寸 雷射束,須比孔徑單邊大
3mil
研發部
12
鐳射加工方式:
Larger window加工Larger window加工
Conforma window加工
Conforma window加工
APCB
研發部
13
四.HDI 檢驗規範
1.開铜窗檢驗
HDI 增層法 (1+Core+1) 雷射銅窗目視檢查PAD
Buried Via
Through Hole Via Land
18 mil
8 mil
APCB
研發部
5
二.HDI 結構
HDI 2 + 4 + 2
Laser Drilled Blind Via
3mil 3mil 6 mil
6 mil thin core
Buried Via
Through Hole Via Land
APCB
MAX:孔徑*1/10
研發部
17
四.HDI 檢驗規範
2.7.Under cut
2.8.Over cut
MAX:孔徑*1/10
2.9.殘膠
MAX:孔徑*1/10
2.10.Over punch
APCB
不允許
MAX:底銅*1/2
研發部
18
四.HDI 檢驗規範
2.11.Bottom de-lamination
3mil 3mil 6 mil
6 mil thin core
Buried Via
Through Hole Via Land
18 mil
高密度印制电路板(HDI)介绍.
高密度印制电路板(HDI)介绍印刷电路板是以绝缘材料辅以导体配线所形成的结构性元件。
在制成最终产品时，其上会安装积体电路、电晶体、二极体、被动元件（如：电阻、电容、连接器等）及其他各种各样的电子零件。
藉著导线连通，可以形成电子讯号连结及应有机能。
因此，印制电路板是一种提供元件连结的平台，用以承接联系零件的基的。
由于印刷电路板并非一般终端产品，因此在名称的定义上略为混乱，例如：个人电脑用的母板，称为主机板而不能直接称为电路板，虽然主机板中有电路板的存在但是并不相同，因此评估产业时两者有关却不能说相同。
再譬如：因为有积体电路零件装载在电路板上，因而新闻媒体称他为IC板，但实质上他也不等同于印刷电路板。
在电子产品趋于多功能复杂化的前题下，积体电路元件的接点距离随之缩小，信号传送的速度则相对提高，随之而来的是接线数量的提高、点间配线的长度局部性缩短，这些就需要应用高密度线路配置及微孔技术来达成目标。
配线与跨接基本上对单双面板而言有其达成的困难，因而电路板会走向多层化，又由于讯号线不断的增加，更多的电源层与接地层就为设计的必须手段，这些都促使从层印刷电路板（Multilayer Printed Circuit Board）更加普遍。
对于高速化讯号的电性要求，电路板必须提供具有交流电特性的阻抗控制、高频传输能力、降低不必要的幅射（EMI）等。
采用Stripline、Microstrip的结构，多层化就成为必要的设计。
为减低讯号传送的品质问题，会采用低介电质系数、低衰减率的绝缘材料，为配合电子元件构装的小型化及阵列化，电路板也不断的提高密度以因应需求。
BGA (Ball Grid Array)、CSP (Chip Scale Package)、DCA (Direct Chip Attachment)等组零件组装方式的出现，更促印刷电路板推向前所未有的高密度境界。
凡直径小于150um以下的孔在业界被称为微孔（Microvia），利用这种微孔的几何结构技术所作出的电路可以提高组装、空间利用等等的效益，同时对于电子产品的小型化也有其必要性。
HDI板高密度互连板简介演示
金属化孔制作
金属化孔是HDI板实现导电的关键，其制作质量直接影响 HDI板的电气性能。
金属化孔的制作方法有电镀、化学镀、蒸发等，这些方法 可以根据需要进行选择，以达到最佳的金属化效果。
表面处理
表面处理是HDI板制造的最后一步，它决定了HDI板的外观和性能。
表面处理方法有多种，如氧化、镀膜、喷涂等，这些方法可以增强HDI板的耐腐 蚀性、绝缘性和美观度。
技术创新与突破
新型材料
01
采用新型的高导电材料和低损耗绝缘材料，提高HDI板的性能和
可靠性。
微型化工艺
02
通过更精细的加工技术和微型化工艺，减小HDI板的尺寸和重量
，满足便携式和穿戴式设备的需求。
集成化技术
03
将多个功能模块集成在一块HDI板上，实现多功能一体化，提高
设备的紧凑性和集成度。
市场前景展望
优化信号传输
高密度互连技术能够优化电路布局，减少信号传输路径和延迟，提 高信号传输速度和稳定性。
降低能耗
通过减小线路长度和降低线路电阻，高密度互连技术有助于降低能 耗，减少热量产生。
微孔加工技术
01
02
03
实现精细加工
微孔加工技术能够在HDI 板上加工出微米级甚至纳 米级的孔径，实现精细电 路结构和互连。
特点
HDI板具有高密度、高可靠性、低成 本、轻薄等特点，广泛应用于通信、 计算机、医疗、航空航天等高科技领 域。
HDI板的应用领域
通信
HDI板在通信领域中广泛应用 于基站、路由器、交换机等通
信设备的制造。
计算机
HDI板用于制造笔记本电脑、 平板电脑、服务器等计算机硬 件。
医疗
HDI板在医疗领域中用于制造 医疗设备和仪器的控制电路板 。
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
二 HDI之主要特征
• 短线 • 布线长度短。 • 薄层 • 介电层厚度薄。 • 潜孔 • 导通孔的传输长度短。 • 备注：以上三个特征共同的特性就是提高
•
(5)固化后绝缘层厚度要Байду номын сангаас匀；
Olympic (Heshan) PCB Co., LTD. OLYMPIC (HESHAN) PCB CO.,LTD.
鹤山市世运电路科技有限公司
Olympic (Heshan) PCB Co., LTD. OLYMPIC (HESHAN) PCB CO.,LTD.
鹤山市世运电路科技有限公司 鹤山世运电路科技有限公司
Olympic (Heshan) PCB Co., LTD. OLYMPIC (HESHAN) PCB CO.,LTD.
鹤山市世运电路科技有限公司
一、背景： 随着生产技术的不断演进，电子产品无不 趋向轻薄短小的方向发展，今天各种包括移 动电话、数码摄像机等微型手提式电子产品 都是高密度互连（High Density Interconnect,HDI）技术发展下的应用市 场。高密度互连是目前最新的线路板制程技 术，通过微孔的形成，线路板层与层之间能 互相连接，而这种高密度互连制程，再配合 增层法技术的采用，从而使线路板能实现朝 薄和小的方向发展。
其板外逐次增加线路层，并以非机械钻孔式之盲孔做
为增层间的互连，而在部分层次间连通的盲孔
（Blind Hole）与埋孔（Buried Hole）,可省下通孔在 板面上的占用空间，有限的外层面积尽量用以布线和
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
HDI技术简介HDI电路板定义HDI电路板的定义是指孔径在6mil以下，孔环之环径（Hole Pad）在0.25mm以下者的微导孔（Microvia），接点密度在130点／平方吋以上，布线密度于117吋／平方吋以上，其线宽／间距为3mil/3mil以下的印刷电路板者。
一般来说以HDI电路板有以下几项优点：1.可降低PCB成本：当PCB的密度增加超过八层板后，以HDI来制造，其成本将较传统复杂的压合制程来得低。
2.增加线路密度：传统电路板与零件的互连，必须经由QFP四周所引出的线路与通孔导体作为连接的方式（扇入及扇出方式），因此这些线路需要占据一些空间。
而微孔技术可以将互连所需的布线藏到下一层去，其不同层次间焊垫与引线的衔接，则以垫内的盲孔直接连通，无须以扇入及扇出式布线。
因此外层板面上可放置一些焊垫（如mini-BGA或CSP之小型球焊）以承接较多的零件，可增加电路板的密度。
目前许多高功能小型无线电话的手机板，便是使用此种新式堆栈与布线法。
3.有利于先进构装技术的使用：一般传统钻孔技术因焊垫大小（通孔）及机械钻孔的问题，并不能满足新世代细线路的小型零件需求。
而利用微孔技术的制程进步，设计者可以将最新的高密度IC构装技术，如矩阵构装（Array package）、CSP及DCA（Direct Chip Attach）等设计到系统中。
4.拥有更佳的电性能及讯号正确性：利用微孔互连除可以减少讯号的反射及线路间的串讯干扰，并使电路板线路的设计可以增加更多空间外，由于微孔的物理结构性质是孔洞小且短，所以可减少电感及电容的效应，也可减少讯号传送时的交换噪声。
5.可靠度较佳：微孔因有较薄的厚度及1：1的纵横比，在讯号传递时的可靠度比一般的通孔来得高。
6.可改善热性质：HDI板的绝缘介电材料有较高的玻璃转换温度（Tg），因此有较佳的热性质。
7.可改善射频干扰/电磁波干扰/静电释放（RFI/EMI/ESD）：微孔技术可以让电路板设计者缩短接地层与讯号层的距离，以减少射频干扰及电磁波干扰；另一方面可以增加接地线的数目，避免电路中零件因静电聚集造成瞬间放电，而发生损坏。
HDI-制作流程学习资料
最小盲孔钻孔孔径
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
最小外层底铜厚 最大外层底铜厚度
最小内层底铜厚度 最大内层底铜厚度
能力
1/3oz 3oz
1/2oz 3oz
蚀刻公差 盲孔加工孔径
阻抗公差 mask对位能力
10
制程能力 12：1 1:1 +/-3mil +/-20um 3mil/3mil
树脂(B stage)
铜箔 树脂 ( C stage) 树脂 ( B stage)
*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
4
美維科学技術集团
東莞生益電子有限公司
涂胶膜铜箔(Resin Coated Copper): 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。
流程
12
美維科学技術集团
東莞生益電子有限公司
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。
HDI-制作流程
任意层HDI板制作的关键技术
１ ６Ｏ． ［４】ＩｎｔｅｒａｃｔｉＯＤＳ ｏｆ Ｃ１一 ａｎｄ Ｂｒｉｇｈｔｅｎｅｒ—
Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｓ ｉｎ Ｃｏｐｐｅｒ Ｐｌａｔｉｎｇ ｆｒｏｍ ａｎ
填 孔 法 具 有 更 加 明显 的优 势 ，可 靠 性 高 ， 导 通 与 Ｃｕ 配位 ，提 高 Ｃｕ 还原速 率，氯离子 通
高密度 互连板对 位 系统优化 … ．印制 电
目前，ＨＤＩ板层 与层 之 间互联 主要 以下 效 果。盲孔 的纵横 比一般 为在 ３：４～ｌ：１，为确
路信息 ，２０１４（１ ２）：７—９．
几 种 设 计 ，错 孔 互 连 、 跨 层 互 连 、 阶梯 互连 以 保 Ｃｕ 能够有 效沉积 ，降低孔 内气泡 和空洞 ［３】林旭荣 ，张学东 ．任 意层 互联 技术研究开
及 叠孔 互连 ，其 中，叠孔互连 占空间最小。研 风险，主 要采用高铜低酸 的体系 。氯离子是一
发介绍 【Ｊ］．印制电路信 息，２０１２（０４）：１ ５７—
究认为 ，适 当的是减少通孔数 ，增加盲孔数， 种 常见的阳极活化剂 ，能够降低应力作用，保 能够有效 的提 高布线密度 。在叠孔互连中，主 持镀层的光亮和平整 ，同时 ，与抑制剂相互作 要采用 电镀填孔法和树脂塞孔法 ，其 中， 电镀 用，能够抑制 ＰＣＢ表 面 Ｃｕ 沉积速度 ，实现
应 该注重质量控制 ，包括过烧蚀、悬伸量、侧蚀、 加 强准度 和 涨缩控 制，采 用 ＬＤＩ技术 ，设计 ＨＤＩ板是 智能 手机 、平板 电脑等 电子 产 真圆度、玻纤、孔底残胶等 。标准孔型应呈倒 对位靶标 ，选择对位方式，谨慎选 择材料 ，优 品的重要组成 ，近年来 ，随着技术 的不断发展， 梯形 ，且 下孔径 为上 孔径 的 ７５％ ～ ８５％，孔 化工程设计和流程设计等
HDI-关键过程品质控制
压合后的铜箔厚度18um→减薄12um→减薄6—8um［激光孔能力要求]，而在PTH工序又将微蚀刻1-2um,因此部分面铜将蚀刻掉，出现分层，如下实物不良缺陷图片:
问题改善：
将棕化减铜厚度工艺控制到8—9。
5um ,并对每一批板的铜厚度的首尾件必须进行18点铜厚检测,保证在经过PTH后底铜厚度大于6um以上，使铜箔层不出现分层问题。
2。
2 从工艺工程设计角度分析之一是:
压合铜箔厚度的选择和底材料类别，压合厚度铜箔的和底材料厚度与附着力的关系也必须是考量的重要因素之一。
例如:下面使用不同铜箔厚度相同产品的铜与基材结合拉力试验分析：
MOTOROLA P/N ＃1 MOTOROLA P/N #2
NO。
备注:外层底铜为18um 备注:外层底铜为12um FR4 CAF（18um）HF(18um）FR4 CAF（12um) HF(12um)
1 1。
65 1.23 1。
27 1。
25
2 1。
90 1。
34 1。
36 1.12
3 1。
59 1。
25 1。
46 1.22
4 1.69 1。
3
5 1。
40 1。
12
5 1。
63 1。
42 1。
31 1.24
6 1.61 1。
29 1。
39 1.14
7 1.52 1。
22 1。
36 1.12
底铜厚度只剩下:4-5um 底铜厚度只剩下:4-5um 底铜厚度只剩下:2-3um。
HDI板常见问题分析与探讨
ｅ ｔｒ ｄ ｔ ｉ ｅｄ ｉ ａｎｌｎｄＣｈ ｎ ． ｅｂｏ ｒ ｉｃ ｆＨＤＩｃ ｎ ｂ ｐ ｉｄ ｉ ａｇｅｒ ｎ ｅ ａ ｅ ｕ ｔ ｆｉ ｍ ｏ ｅ ｎ ｅ ｅ ｈ ｓｆ ｌ ｎｍ ｉ ａ ｉ ａ Ｔｈ ａ ｄ ｐ ｅ ｅｏ ｉ ａ ｅａ ｐｌ ｎ ａｌｒ ａ ｇ ， ｓａｒ ｓ ｌ ｏ ， ｅ ｔ ｒ ａ ｄ ｍ ｏ ｅｐ ｏ ｌｍ ｓｃ ｍ ｅｏ ｔ Ｔｈ ｓｔ ｅ ｉ ｉ ｔ ｎ ｌ ｚｎ ｎ ｉｃ ｓｎ ｈ ｏ ｍ ｏ ｒ ｂｌｍ ｓｏ ｎ ｒ ｒ ｂ ｅ ｏ ｕ ． ｉ ｈ ｓｓａｍｓａ ａｙ ｉ ｇ ａ ｄｄ ｓ ｕｓｉ ｇｔ ｅｃ ｍ ａ ｎｐ ｏ ｅ ｆＨＤＩｂ ａｄ． ｏ ｒ
内部互 连 采 用 埋 孔 工 艺 结构 的 主 要 足６ 或 哲８ 层板 。产 品其它特 性 则包 括 如 Ｆ一些 ：采川 ０２ ｌ ．５Ｉｍ Ｔ
域 的 发展 都离 不 开Ｈ Ｉ Ｄ 的技 术和 制造 。Ｈ Ｉ 市场 迅 Ｄ板
速 发展 ，预 计未来 几 年ＨＤＩ 以１ ％的速度 增 长 ，到 将 ０
是 满足 倒 装 芯 片 高密度 １ ／ Ｏ数增 加 的 需求 。该技 术 很 快 将 会 与Ｈ Ｉ Ｄ 融合 从 而 实现 产 品 小 型化 。图２ 描述 了
典型 的基板 结构 。
１ Ｈ 品 的技术分 类 Ｄ产 Ｉ
１ １ 小型化Ｈ Ｉ 品 ． Ｄ产
．
４８． ．
检验与测试 Ｉｓｅｔ ｎ＆Ｔｓ ｎｐ ｃｉ ｏ ｅｔ
印 制 电路信 息 ２ １ ｏ７ ０ １Ｎ ．
时 间加 热 到 熔 化 并 被 蒸 发掉 的成 孔 原 理 。此 种 工 艺
合 ，如 生 益 的Ｓ ０ ０２ １ ０ 、Ｓ１ ５ Ｇ等材 料 ； 降 １ ０ ． 、Ｓ ０ ０ ｌ０
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板工艺流程介绍
1.4mil(avg.) Hole wall copper: 0.7mil(min)
Laser via copper：0.4mil(min) Laser PP:1086 R/C:58%(thk:3.0mil)
Outline tolerance :+/-0.20mm
精H品o课le件 tolerance: Via:+5/12mil
8. 疊板 (Lay-up)
Layer 1 Layer 2 Layer 3 Layer 4
LAYER 1 LAYER 2 LAYER 3 LAYER 4 LAYER 5 LAYER 6
铜箔
精品课件
电解铜箔
压廷铜箔
Copper Foil Prepreg(膠片) Inner Layer Prepreg(膠片) Copper Foil
复合材料 基板
特殊基板：金属性基板，如铝基板
软性覆 铜箔板
精品课件
11
内层制作
• 一.印制板制造进行化学图像转移的光致主要有两大类： • 1.光致抗蚀干膜（简称干膜），是一种光致成像型感光油墨，主要用
于外层. • 2.液体光致抗蚀剂，主要用于内层做线路！
二.內層線路製作(壓膜) (Dry Film Resist )
精品课件
25
PP材料介绍
Normal PP: 常规PP是不适合用于镭射。主要是因为PP的玻璃纤维布的织造关系。见下图，因为 玻璃纤维是交叉状的，纤维与纤维之间有空隙。镭射点在纤维交叉处A点与在纤维 交叉外的空隙处B点是不一样的。相同能量的镭射束所能产生的镭射效果不同，对 镭射孔的品质影响很大。
常规PP的玻璃纤维结构
33
钻孔:(通孔L1-6)
10. 机械鑽孔 (Drilling)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
三、高密度基板孔的金属化技术
传统化学沉铜工艺中,Pd上催化剂,甲醛作还原剂,则在孔壁等处沉上一薄层铜,但 沉铜副产物-氢气气泡会导致空洞和沉铜层偏薄,微孔中更易产生. 常用替代化学铜的工艺有: 1.钯基工艺 钯基直接金属化工艺利用分散的钯颗粒来使非导电表导电.,以便可以直接镀铜. 流程: 清洁/调整→微蚀→预浸→产生导电层→加速→后浸 2.碳基工艺 使用碳颗粒可铜电镀到非导体表面上,一种工艺是使用碳黑,一种直径为 1000X10-10的不定形物质,为各向同性导电;另一种是使用高度晶体结构的合成石墨直 径约为10000X10-10,为各向异性导电,其中石墨覆盖层比碳黑覆盖层的电阻更低. 石墨基工艺 利用石墨颗粒稳定的分散来涂覆到PWB基材表面上. 流程: 清洁/调整→石墨→固定剂→空气刀/干燥→微蚀 调整溶液在树脂和玻璃表面上产生正电荷,吸附带负电荷的石墨颗粒从而覆于 PWB的表面上,石墨颗粒与调整剂的反应的结果引起粘结剂分子与调整剂表面上的活 性氢基的耦合.,从而在树脂与玻璃上提供了一个稳定的石墨膜.未与调整剂反应的多 余石墨必须在干燥前除去.此时采用安装空气刀，再用酸性固定剂中和粘结剂表面的 活性基团来去除多余的石墨，并沉淀下来，再通过喷淋冲洗将沉淀清洗掉。
二、HDI板的介质层材料
覆铜箔介质层材料
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 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 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.
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。 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) 导电胶用来填充微孔,在层与层之间起导电通路作用. 表面金属化既可以通过向 介质材料表面层压铜箔来实现,也可以通过化学沉积来实现.
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。 以上要求采用传统的针床测试设备及移动探针测试设备都不能满足要求，以下为 正在开发及新的电测试技术： 1、电子束（E-beam）测试设备，开发中，衍生的两种技术“电压比较（voltห้องสมุดไป่ตู้ge contrast）法”和“开关网格电位”（switch grid potential）法较好。 2、电子束开关网格电位法 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。
HDI微孔技术研究
一、HDI微孔的主要钻孔工艺及相关概念 二、HDI板的介质材料 三、高密度基板孔的金属化技术 四、HDI的电子测试技术 五、HDI相关理论介绍 六、参考文件及专用名词
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。
导通孔堵塞材料（用于网印方法）
在选择堵塞材料时需考虑是否易于网印、是否易于研磨（决定平整度）、与孔壁及 在制板表面的粘结力。Noda Screen 平面堵孔（flat plug）工艺中用于永久性堵塞通孔 最常用材料包括双固化（UV固化+热固化）环氧树脂、光致介质材料、导电胶、单固 化（热固化）环氧树脂、阻焊印料及涂树脂铜箔（RCF）。 1、双固化（UV固化+热固化）环氧树脂 Noda Screen Co，Ltd（日本）使用SAN-EI Kagaku Corp.(日本)Epoxy Resin PHP-900 导通孔堵塞油墨实施平面堵孔工艺. 2、光致介质材料 MacDermid的MaCuViaTMFill使用针塞（bed-of-nails）或波纹板（dimple plate）采用 一次或两次涂覆树脂，可将孔堵满。 3、导电胶 产品有Dupont的BiooViaPlug；CB100（由银、铜及环氯树脂制成的网印胶）。 4、单固化（热固化）环氧树脂 试用产品有： SAN-EI Kagaku Corp.PHP-900（用于IR）；Taiyo等。 5、涂树脂铜箔（RCF） 仅用于孔径与芯板厚度为低厚径比的板上。
附表:常用HDI介质的介电常数
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 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。