用于工業(yè)控制的三階HDI板制作及流程管控

龔海波 尋瑞平 白亞旭 鐘君武 張雪松

（江門崇達電路技術(shù)有限公司，廣東 江門 529000）

0 前言

工業(yè)控制指的是工業(yè)自動化控制，主要利用電子電氣、機械、軟件等組合實現(xiàn)，使用計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、電氣手段，使工廠的生產(chǎn)和制造過程更加地自動化、效率化、精確化，并具有可控性及可視性[1]。

長遠來看，我國人力成本將繼續(xù)提高，現(xiàn)代工業(yè)朝著生產(chǎn)裝備智能化、生產(chǎn)過程自動化發(fā)展，實現(xiàn)生產(chǎn)制造乃至產(chǎn)品整個生命生產(chǎn)周期中多領(lǐng)域之間的協(xié)調(diào)合作的工業(yè)控制智能化，幫助生產(chǎn)型企業(yè)實現(xiàn)向“智能制造”的轉(zhuǎn)型是唯一出路?！笆濉币詠恚覈墓I(yè)控制得到國家政策的大力支持，各部委關(guān)于發(fā)展智能工業(yè)控制的政策密集發(fā)布，支持力度空前，工業(yè)控制設(shè)備成為時下的研究熱點之一。

在發(fā)展工業(yè)控制的大背景下，用于工業(yè)控制的印制電路板必將具有廣闊的發(fā)展空間以及持續(xù)的增長拉力。工業(yè)控制類印制電路板與傳統(tǒng)的計算機、通信終端、消費電子類電路板不同，其面向的主要是以企事業(yè)單位為主的終端客戶，此類行業(yè)中的單個生產(chǎn)企業(yè)對PCB的需求種類繁多，每種類型PCB的需求量相對較低，一般為小批量訂單，這部分訂單科技含量高、利潤高，但其對可靠性要求更高，制作難度較大，需要對產(chǎn)品制作全流程進行嚴格管控，并按照IPC標準進行各項可靠性測試[2]。本研究選取一款用于工業(yè)控制的三階HDI板，就其全流程制作以及管控做了詳細闡釋，希望能給業(yè)界同行提供一定的參考。

1 實驗部分

本研究選取一款用于工業(yè)控制的10層三階HDI板制作案例，其壓合結(jié)構(gòu)（如圖1）。

圖1 三階HDI印制板壓合結(jié)構(gòu)圖

1.1 制作工藝流程

本研究所選的工控印制板案例為10層3階HDI板，L4-7層設(shè)計樹脂埋孔、整板L1-10設(shè)計有樹脂塞孔，L1-4以及L7-10層間設(shè)計有3階激光盲孔，據(jù)此可確定如下制作工藝流程（如表1）。

1.2 過程管控內(nèi)容

通過壓合結(jié)構(gòu)及制作流程分析可知，該印制板產(chǎn)品的過程管控需要重點跟進的項目包括：L4-7層埋孔樹脂塞孔的孔銅厚度、樹脂塞孔飽滿度；激光鉆孔的孔型及盲孔底部是否有殘膠；激光盲孔的電鍍填滿度及三階盲孔的對準度，以及成品可靠性等。

2 結(jié)果與討論

2.1 第一次壓合過程管控評價結(jié)果

表2所示為第一次壓合，也就是L4-7層的過程管控評價情況，可以看到L4-5之間的層間介厚為158.5 μm，L6-7之間的層間介厚為155.1 μm，滿足介厚（150±155 μm）的要求；樹脂塞孔孔壁最小銅厚38.0 μm，滿足孔壁銅厚≥25 μm的標準；樹脂塞孔飽滿，孔口平整無殘膠，孔內(nèi)無空洞分層，孔口最大凹陷0.4 μm，滿足凹陷≤15 μm的要求，可見第一次壓合過程可靠性符合要求（見圖2）。

表1 三階HDI工控印制板制作工藝流程

2.2 第二次壓合過程管控評價結(jié)果

表3所示為第二次壓合，也就是L3-8層的過程管控評價情況，可以看到L3-4之間的層間介厚為76.4 μm，L7-8之間的層間介厚為80.9 μm，滿足介厚（80±8 μm）的要求；激光盲孔上下孔徑分別為119.0 μm和117.6 μm，滿足孔型要求下孔徑/上孔徑≥0.5，孔口懸銅9.2 μm，孔底無殘膠、無蟹腳；盲孔電鍍填孔飽滿、無空洞，填孔率102.2/108.9=93.85%，滿足≥80%的要求。以上可知，第二次壓合過程的可靠性管控符合要求（見圖3）。

2.3 第三次壓合過程管控評價結(jié)果

表4所示為第三次壓合，也就是L2-9層的過程管控評價情況，可以看到L2-3之間的層間介厚為71.9 μm，L8-9之間的層間介厚為79.8 μm，滿足介厚（80±8 μm）的要求；激光盲孔上下孔徑分別為107.7 μm和90.9 μm，滿足孔型要求下孔徑/上孔徑≥0.5，無孔口懸銅、孔底蟹腳殘膠等；盲孔電鍍填孔飽滿、無空洞，填孔率78 μm/81 μm=96.29%，滿足≥80%的要求。以上可知，第三次壓合過程的可靠性管控符合要求（見圖4）。

圖2 第一次壓合過程管控評價結(jié)果

圖3 第二次壓合過程管控評價結(jié)果

圖4 第三次壓合過程管控評價結(jié)果

2.4 第四次壓合過程管控評價結(jié)果

表5所示為第四次壓合，也就是L1-10層的過程管控評價情況，可以看到L1-2之間的層間介厚為61 μm，L9-10之間的層間介厚為62 μm，滿足介厚60±10%的要求。通過在板邊設(shè)計X-ray檢查對位同心圓對壓合對位精度進行管控，顯示各層同心圓間隔均勻穩(wěn)定，無相切，說明壓合對準精準度控制合格。利用激光盲孔上下孔徑，分別為114 μm和96 μm，滿足孔型要求下孔徑/上孔徑≥0.5，孔口無懸銅，孔底無蟹腳、無樹脂殘留。盲孔電鍍填孔飽滿、無空洞，填孔率為58/64=90.63%，滿足≥80%的要求。線面阻焊厚度35.7 μm，線角阻焊厚度29.5 μm，滿足線面阻焊厚度＞20 μm，線角阻焊厚度＞8 μm的要求；288 ℃下10 s、3次漂錫測試，成品板無分層、爆板、白斑、變色等不良現(xiàn)象。40 s內(nèi)溫度從-25 ℃升高到125 ℃、100次冷熱循環(huán)：盲孔無分層、開裂、脫墊等現(xiàn)象；經(jīng)過290 ℃、3次回流焊，將盲孔拉斷，顯示盲孔底銅被拉斷，盲孔拉力測試合格；255 ℃下3 s浸錫測試，切片上所有焊盤均顯示潤濕均勻良好，可焊性測試合格。由此可知，第四次壓合過程的可靠性管控符合要求，成品板可靠性合格（見圖5）。

圖5 第四次壓合過程管控評價結(jié)果

3 結(jié)論

在國家大力支持發(fā)展工業(yè)控制的大背景下，工業(yè)控制電路板產(chǎn)品的需求量有望持續(xù)增加，必然催生更多的企業(yè)參與到該類高端產(chǎn)品的研制與生產(chǎn)中。本文以一款用于工業(yè)控制的三階HDI板為例，對其全流程制作和品質(zhì)管控做了初步闡釋，僅供參考。