HDI板通盲孔同時(shí)開(kāi)窗電鍍的制作方法

黃海蛟 李學(xué)明 葉應(yīng)才 翟青霞（深圳崇達(dá)多層線路板有限公司，廣東 深圳 518132）

HDI板通盲孔同時(shí)開(kāi)窗電鍍的制作方法

Paper Code: S-018

黃海蛟 李學(xué)明 葉應(yīng)才 翟青霞
（深圳崇達(dá)多層線路板有限公司，廣東 深圳 518132）

現(xiàn)階段通盲孔位于同一層的HDI板，生產(chǎn)流程較長(zhǎng)，制作成本較高，文章通過(guò)從優(yōu)化生產(chǎn)流程，縮短生產(chǎn)周期，降低制作難度角度出發(fā)，設(shè)計(jì)出一種通盲孔同時(shí)開(kāi)窗電鍍的工藝技術(shù)，對(duì)通盲孔同時(shí)開(kāi)窗電鍍的工藝技術(shù)提出一些見(jiàn)解。

高密度互連板；盲孔；通孔；開(kāi)窗電鍍

1 前言

隨著高密度互連（HDI）板市場(chǎng)的迅速發(fā)展，電子產(chǎn)品的微型化、高集成化程度越來(lái)越高，促使在HDI板的設(shè)計(jì)中孔的分布越來(lái)越密集、結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜。以下針對(duì)同一層次盲孔與通孔（此處通孔為Via in Pad，即孔上需設(shè)計(jì)焊盤）同時(shí)存在的結(jié)構(gòu)進(jìn)行流程優(yōu)化，通過(guò)將激光盲孔與通孔同時(shí)開(kāi)窗電鍍的方法，將盲孔與通孔鍍銅一次性制作，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品品質(zhì)和縮短生產(chǎn)周期的效果。

2 流程設(shè)計(jì)及難度分析

針對(duì)不同類型及要求的HDI板，在流程設(shè)計(jì)上存在較大的差異；布線密度的增加，尺寸的輕薄化，要求產(chǎn)品滿足可制作性和可靠性。以下是同一層次同時(shí)包含Via in Pad的盲孔與通孔的4種不同流程，及優(yōu)略勢(shì)分析對(duì)比。

2.1 4種不同流程設(shè)計(jì)

（1）流程①（通孔、盲孔一起制作）

前流程→激光鉆孔→鉆樹脂塞孔→沉銅→整板填孔→切片分析→樹脂塞孔→砂帶磨板→后工序

（2）流程②（通孔、盲孔一起制作）

前流程→激光鉆孔→鉆樹脂塞孔→沉銅→整板填孔→切片分析→樹脂塞孔→砂帶磨板→減銅→砂帶磨板→后工序

（3）流程③（通孔、盲孔分開(kāi)制作）

前流程→激光鉆孔→沉銅、板電→切片分析→鍍孔圖形→填孔電鍍→切片分析→退膜→砂帶磨板→鉆樹脂塞孔→沉銅、板電→鍍孔圖形→鍍孔→切片分析→退膜→樹脂塞孔→砂帶磨板→后工序

（4）流程④（通盲孔同時(shí)開(kāi)窗電鍍流程）

前流程→激光鉆孔→鉆樹脂塞孔→沉銅、板電→鍍孔圖形→填孔電鍍→切片分析→退膜→砂帶磨板→后工序

2.2 流程對(duì)比分析

從以上對(duì)比分析可以看出，流程④相對(duì)其他三種流程較為簡(jiǎn)短，并且能夠滿足高階疊孔HDI和線寬/線隙分布密集的產(chǎn)品制作要求，同時(shí)起到節(jié)約成本的效果。以下利用實(shí)例對(duì)流程④進(jìn)行詳解。

2.3 難點(diǎn)分析

2.3.1 控制盲孔與通孔孔銅的增長(zhǎng)速率

通盲孔同時(shí)電鍍主要難點(diǎn)在于控制盲孔與通孔孔銅的增長(zhǎng)速率。由于通孔為Via in Pad孔，需樹脂塞孔填平，故在填孔后需控制通孔的孔銅及電鍍后的孔徑大小，以保證樹脂塞孔飽滿，這就需對(duì)盲孔與通孔孔銅的增長(zhǎng)速率進(jìn)行控制。

2.3.2 填孔質(zhì)量評(píng)價(jià)尺度

填孔表現(xiàn)可用不同的尺度來(lái)評(píng)估，而“填孔率（% via filling）”及“凹陷深度”是最常見(jiàn)的，“相對(duì)鍍層厚度（RDT）”是近年提出的尺度，用以評(píng)估填孔表現(xiàn)。

RDT（Relative Deposition Thickness）定義為盲孔內(nèi)鍍層厚度與面銅厚度之比值，是一個(gè)較好的表示填充性能的指數(shù)。等厚的填充對(duì)應(yīng)于RDT值為1，如圖1所示。一個(gè)填孔產(chǎn)品顯示填孔率100%，可能RDT值只有2或3。這表示此填孔產(chǎn)品須要較厚的電鍍厚度來(lái)完成由盲孔底部向上的填孔機(jī)制，較厚的電鍍厚度不利于后續(xù)制程細(xì)線路的制作。

圖1 填空率via fill（VF%），凹陷深度（D）及相對(duì)鍍層厚度（RDT）

2.3.3 電鍍液要求

在生產(chǎn)過(guò)程中，填孔流程都要求保證有高的填孔率，低凹陷深度及高相對(duì)層厚度，對(duì)于HDI 的應(yīng)用，填盲孔及通孔深度能力需同時(shí)兼顧。通孔深度能力同時(shí)受到槽液導(dǎo)電性及通孔孔徑、孔深之影響。相對(duì)于填孔電鍍液，高通孔深度能力的電鍍液組成為高酸，低銅及高導(dǎo)電率。而填孔電鍍液則具有較低的導(dǎo)電率，這是由于高硫酸銅濃度所致。對(duì)于HDI的應(yīng)用，電鍍液需同時(shí)兼顧填孔表現(xiàn)及通孔深度能力，如圖2所示。

圖2 通孔深度能力＞80%（通孔縱橫比5:1，電流密度1.8A/dm2，電鍍厚度20μm）

表1 4種流程的優(yōu)略勢(shì)對(duì)比

3 通盲孔一起開(kāi)窗電鍍制作

3.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

產(chǎn)品其他結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表2所示：

表2 設(shè)計(jì)產(chǎn)品的其他結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.2 通盲孔同時(shí)電鍍制作過(guò)程

使用上述的流程④，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)測(cè)試。具體各工序制作參數(shù)如下：

（1）鉆孔：采用直接打銅將激光盲孔鉆出，通孔使用機(jī)械鉆孔鉆出；

（2）沉銅、板電：閃鍍一層6 μm ～ 8 μm的銅，防止表銅增長(zhǎng)太厚，不利于精密線路制作；

（3）鍍孔圖形：鍍孔圖形需將盲孔與通孔全部開(kāi)窗，開(kāi)窗單邊比孔大0.075 mm；開(kāi)窗不宜過(guò)大，否則會(huì)導(dǎo)致填孔后需打磨的孔面積大，研磨難度增大；

（4）填孔電鍍：需控制通孔與盲孔銅厚的增長(zhǎng)比率，試板安排在盲孔填孔線電鍍，電流從小到大分三段填孔，電流為：10A×1H+14A×1H+23A× 1H；填孔后進(jìn)行切片分析：盲孔填滿度135%，通孔孔銅40 μm ～ 50 μm，盲孔與通孔的填孔速率比在2.5:1左右，切片圖如表2所示：

（5）樹脂塞孔：填孔后進(jìn)行切片分析，通孔孔銅40 μm ～ 50 μm，通孔孔徑0.16 mm，縱橫比達(dá)9:1，樹脂塞孔采用真空塞孔，磨板后測(cè)量銅厚，表銅可控制在1/3 oz。

3.3 制作效果

經(jīng)過(guò)以上分析和制作，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)量及可靠性效果如下。

（1）盲孔填平率達(dá)到85%以上；

（2）孔銅厚度測(cè)量合格，如表2的切片圖所示；

（3）孔壁耐熱沖擊測(cè)試，熱沖擊288 ℃×10 s× 3次無(wú)孔銅剝離或裂痕。

表3 切片圖

4 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)盲孔與通孔不同電鍍流程進(jìn)行分析試驗(yàn)，探索通盲孔同時(shí)開(kāi)窗電鍍的流程設(shè)計(jì)及制作難點(diǎn)。主要結(jié)論如下：

通過(guò)對(duì)4種通孔、盲孔電鍍流程進(jìn)行分析，對(duì)比出第④種流程既可以滿足通盲孔同時(shí)電鍍要求，又可節(jié)約成本，起到一舉兩得的作用；

重點(diǎn)選取控制盲孔與通孔孔銅的增長(zhǎng)速率、填孔質(zhì)量評(píng)價(jià)尺度、電鍍液要求分析討論，明確概念和理論模型，有助于試驗(yàn)的進(jìn)行；

設(shè)計(jì)了一種8層的通盲孔同時(shí)電鍍的產(chǎn)品，使用流程④制作，最后得到測(cè)試合格的產(chǎn)品。

流程④主要應(yīng)用填孔電鍍液對(duì)盲孔與通孔孔銅增長(zhǎng)速率比，在盲孔填平時(shí)滿足通孔孔銅及孔徑要求，且可以保證底銅在填孔過(guò)程中不變，以利于高精細(xì)線路的制作；由于盲孔的孔徑大小、通孔的孔徑大小、孔的分布及縱橫比對(duì)通盲孔同時(shí)電鍍存在局限性太大，設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)以上不同因素進(jìn)行綜合考慮。

[1]黎欽源等. 高厚徑比HDI通盲孔電鍍參數(shù)研究[J].印制電路信息, 2009(S1).

[2]張偉東. 電鍍填孔影響因素分析[J]. 印制電路信息, 2012,09.

黃海蛟，現(xiàn)擔(dān)任研發(fā)工程師，主要負(fù)責(zé)HDI類PCB產(chǎn)品的研發(fā)和轉(zhuǎn)量產(chǎn)工作。

A method for simultaneous window and plating for HDI via and blind holes

HUANG Hai-jiao LI Xue-ming YE Ying-cai ZHAI Qing-xia

Currently, the manufacture process for those HDI PCB with via and blind holes located on the same layer is quite long and the cost is high accordingly. To optimize the process, shorten the period, and reduce the difficulty, this paper finds out a technology to window and plate simultaneously for both via and blind holes.

HDI PCB; Blind Hole; Via Hole; Window and Plating

TN41

A

1009-0096（2014）04-0183-03