一款HDI板制作管控案例

尋瑞平 白亞旭 高趙軍 張雪松

（江門崇達電路技術有限公司 廣東省智能工控印制電路板工程技術研究中心，廣東 江門 529000）

0 前言

受惠于智能手機的普及和繁榮，PCB產業(yè)也迎來了一個巨大的利益增長點。智能手機功能豐富并導入觸控屏幕設計，對于操作可靠性、傳輸速度的要求更加嚴格，同時體積必須維持輕薄，迅速帶動了HDI（高密度互連）板類產品的應用需求，開發(fā)HDI板制作技術已成為搶占當時PCB市場的一個關鍵點所在[1]。

經過十年黃金時期的發(fā)展，全球智能手機市場近年已日趨飽和，發(fā)展放緩甚至呈現微跌之勢，根據IDC報告[2]，2018年全球智能手機共計出貨14.049億臺，年同比下滑4.1%。盡管智能手機市場面臨各種挑戰(zhàn)，但隨著5G時代的來臨，必然帶來智能手機市場的再次繁榮。在如今5G來臨之際，布局HDI板仍然大有可為。

本文選取一款用于智能手機的HDI板產品，就其制作流程以及關鍵管控做了詳細闡述。

1 產品信息與制造工藝

1.1 產品特點

本研究選取一款用于智能手機的8層1+6+1 HDI板產品，其壓合結構如圖1，L1和L8面的成品（如圖1、圖2）。

1.2 制作工藝流程

8層1+6+1HDI板產品，需要經過兩次壓合，第一次將L2-7進行壓合，然后鉆通孔，通過沉銅、板電使其形成電氣導通，再通過樹脂塞孔形成高密度互連；第二次則是將前面壓合的L2-7子板與外層芯板進一步壓合得到完整的PCB。具體流程包括如下：

圖1 1+6+1 HDI板壓合結構圖

圖2 1+6+1 HDI板L1和L8面成品圖

（1）內層芯板L3/4、L5/6層的生產流程：開料→內層圖形→內層蝕刻→OPE沖孔→內層AOI→棕化；

（2）L2-7層的生產流程：層壓→內層鉆孔→內層沉銅→內層板電→樹脂塞孔→陶瓷磨板→內層圖形(2) →內層蝕刻(2)→內層AOI(2)→棕化(2)；

（3）L1-L8層的生產流程：層壓(2)→打靶位孔→LDD棕化→激光鉆孔→外層鉆孔→退棕化→外層沉銅→整板填孔電鍍→切片分析(3)→外層圖形→外層真空蝕刻→蝕刻后阻抗測試→外層AOI→阻焊前塞孔→絲印阻焊→絲印字符→阻抗測試→外層圖形(2)→沉鎳金→退膜→成型前測試→成型→ FQC1→抗氧化→FQC→FQA→包裝。

整體制作難點包括：有阻抗設計內層最小線寬0.075 mm，內層最小補償0.015 mm，線寬公差±10%，需要重點管控線寬；L2/7層芯板樹脂塞孔、陶瓷磨板需要重點管控漲縮和磨壞板；盲孔一次性鍍平，通孔孔銅單點最小13 μm，表銅完成銅厚≥18 μm，內控23-29 μm；激光鉆孔大小控制：（100±12.5）μm，盲孔孔徑比控制在0.7～0.9，0.25 mmBGA Pad公差±10%控制。

2 制作管控

2.1 重點管控項目

根據本款HDI板產品結構特點以及制作要求，可確定制作流程中如下重點管控項目（見表1）。

表1 1+6+1 HDI板制作流程重點管控項目

2.2 產品實現

2.2.1 內層芯板漲縮控制

圖3所示為本款HDI產品內層芯板在生產過程中的漲縮變化情況，結果顯示內層芯板二次壓合后X方向漲縮萬分之1.8，不在萬分之1.5之內，后續(xù)投料X系數建議由萬分之6.5調整為萬分之5，其余表現值為合格（如圖3）。

2.2.2 成品板厚控制

本款1+6+1HDI成品板厚要求1.0±0.1 mm，取5PNL成品板通過均勻9點法測定分析板厚所有測試點板厚均滿足1.0 mm±0.1 mm要求，能力分析顯示CpK＞1.33，說明板厚均勻性良好，滿足要求（見表2、如圖4）。

2.2.3 各層次面銅厚度控制

圖5、圖6所示為L2-5層銅厚以及外層銅厚測試結果，將盲孔一次性鍍平，通孔孔銅單點最小13 μm，表銅完成銅厚≥18 μm，內控23-19 μm，實際制作L2/5層銅厚在23～29 μm，外層完成銅厚在29～34 μm，各層銅厚符合要求（如圖5）。

圖3 HDI板內層芯板壓合漲縮變化情況

表2 HDI板成品板厚測量結果（單位：mm）

圖4 HDI板成品板厚能力分析

圖5 HDI板L2/5層銅厚分析

圖6 HDI板外層銅厚分析

2.2.4 孔銅孔徑控制

圖7所示成品板孔銅、孔粗切片測試結果，客戶要求孔銅厚度大于13 μm，實際孔銅厚測量值為22 μm，激光盲孔孔徑要求100±12.5 μm，實際測量值105 μm，孔銅孔徑合格（如圖7）。

2.2.5 線路控制

圖7 HDI板孔銅、孔粗切片測試結果

本款HDI板除L5層為大銅面設計，其它各層均為（75±7.5）μm 0.075 mm±10%線路制作，需要重點管控，各層線路實測數據以及分析結果見表3和圖8。通過各層次首板測量分析可知，蝕刻速率控制在5-5.5 m/min速度，各層次最小線寬可控制0.075 mm±10%范圍內，線寬要求均合格（見表3）。

2.2.6 阻抗控制

表4是各層線路阻抗要求及實際阻抗測量值，結果顯示均合格（見表4）。

2.2.7 可靠性測試

圖9為HDI成品板的熱應力測試結果，成品板分別經288 ℃、10 s、3次漂錫測試和3次無鉛回流焊測試，均表現為無分層、爆板、白斑、變色不良等現象，熱應力測試合格（如圖9）。

3 結論

（1）從本款1+6+1 HDI板制作跟進結果來看，制定的管控計劃比較合理，產品各項方法檢測正常；

（2）內層芯板二次壓合后X方向漲縮萬分之1.8，不在萬分之1.5之內，后續(xù)投料X系數建議由萬分之6.5調整為萬分之5；

表3 HDI板各層線路測試結果 (單位：μm)

圖8 HDI板各層線路線寬能力分析

表4 HDI板各層阻抗測試結果

圖9 HDI板熱應力測試結果（左：漂錫；右：回流焊）

（3）在5G來臨之際，PCB企業(yè)布局HDI板仍然大有可為。