一種埋置元器件印制板的制作

趙丕然 趙 鋒

（廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510310）

0 前言

隨著電子產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展和多功能的需求，新技術(shù)不斷出現(xiàn)，為提高產(chǎn)品組裝密度，提高產(chǎn)品性能、減少產(chǎn)品體積、重量，各種“組合型”設(shè)計出現(xiàn)。本文介紹的是兩種埋入器件PCB結(jié)構(gòu)，其產(chǎn)品特點(diǎn)是在內(nèi)層板上SMT貼裝器件后，經(jīng)過層壓將器件埋入板內(nèi)，器件周圍用PP進(jìn)行填充。此產(chǎn)品制作需重點(diǎn)注意幾個關(guān)鍵點(diǎn)：（1）層壓時不能壓到器件，器件四周須由PP或芯板支撐；（2）器件須耐受層壓長時間的高溫；（3）器件埋于板內(nèi)，需考慮填膠量，避免空洞；（4）器件埋入板內(nèi)后的可靠性，器件的連接是SMT焊錫，因此，該類板不適合波峰焊安裝（不適合做熱沖擊測試），該安裝（測試）溫度已導(dǎo)致焊錫熔化。

1 產(chǎn)品A 制作

1.1 產(chǎn)品A結(jié)構(gòu)

八層板的第6層安裝了元器件，層壓后埋置于板內(nèi)，見圖1和圖2。

1.2 工藝流程

L6-SS:開料→內(nèi)光成像→沖孔→內(nèi)層蝕刻檢驗(yàn)→印阻焊→阻焊成像→阻焊后烤→沉鎳金→SMT焊接→配套中心→棕化→

PP2（L5-L6）：開料→銑孔→輔料配套→

圖1 A埋置元器件形成（左：示意圖，右：實(shí)樣圖）

圖2 A結(jié)構(gòu)圖

L4-L5：開料→內(nèi)光成像→沖孔→內(nèi)層蝕刻檢驗(yàn)→鉆孔→配套中心→棕化→

L4-SS：層壓→樹脂塞孔→……

其他層制作：……

1.3 關(guān)鍵過程跟進(jìn)

1.3.1 棕化（L6器件焊接面）

埋入器件板的棕化選擇在SMT焊接前或是SMT焊接后的考慮。棕化在SMT焊接前，棕化層會經(jīng)過SMT焊接的回流焊，影響棕化層而降低PP與線路的結(jié)合力。棕化在SMT焊接后，板上有貼器件，需要治具過水平的棕化線，同時器件底部的藥水難以清洗，容易導(dǎo)致離子污染度不達(dá)標(biāo)。此批次樣板器件小采用先SMT焊接，后棕化。

1.3.2 銑孔（L4-L5、半固化片）

對于此板，L4-L5層需銑孔（采用鉆孔方式制作），L5-L6之間半固化片需銑孔。銑孔避開器件，銑孔尺寸設(shè)計考慮：器件尺寸公差，器件貼件位置公差，銑孔精度，漲縮匹配等。銑孔尺寸小，則不能避開器件；銑孔尺寸大，則需要填膠的空間大。實(shí)際該生產(chǎn)制作開窗加大0.3 mm（較器件尺寸）。器件處未填滿膠封埋器件，由于加蓋PE膜覆型（如圖3），L4-SS制作流程中的“樹脂塞孔”，即塞樹脂填滿凹槽。

2 產(chǎn)品B制作

2.1 產(chǎn)品B結(jié)構(gòu)

六層板的第3、4層安裝了元器件，層壓后埋置于板內(nèi)，見圖4、圖5。

2.2 工藝流程

L1-L2L3-L4：開料→內(nèi)光成像→沖孔→內(nèi)層蝕刻檢驗(yàn)→配套中心→棕化→

L1-L4：層壓→鉆孔→去應(yīng)力→沉銅→樹脂塞孔→后烘→陶瓷磨板→減銅→陶瓷磨板（1）→工具配套→內(nèi)光成像→沖孔→內(nèi)層蝕刻檢驗(yàn)→印阻焊→阻焊成像→阻焊后烘→外光成像（1）→沉鎳金→減性蝕刻（1）→印字符→成品烘烤→測試→檢驗(yàn)（1）→棕化→SMT焊接→配套中心

半固化片（CS-L1，L4-SS）、蓋板1、蓋板2:開料→銑孔→輔料配套

CS-空層1，空層2-SS:開料→工具配套→內(nèi)光成像→沖孔→內(nèi)層蝕刻檢驗(yàn)→銑孔→配套中心→棕化→

CS-SS：層壓→銑孔→去應(yīng)力→樹脂塞槽→鉆孔→去應(yīng)力（1）→沉銅→外光成像→鍍銅錫→銑相交槽→堿性蝕刻（1）→堿性蝕刻→外層蝕刻檢驗(yàn)→印阻焊→阻焊成像→阻焊后烘→沉鎳金→印字符→阻抗測試→成品烘板→銑邊→最終檢驗(yàn)。

圖3 元器件進(jìn)入內(nèi)層（A：示意圖，B：實(shí)樣圖）

圖4 B埋置元器件形成（A：示意圖，B：實(shí)樣圖）

圖5 B結(jié)構(gòu)圖

2.3 關(guān)鍵過程跟進(jìn)

2.3.1 沉鎳金（L1-L4器件焊接面）

L1-L4層，部分焊盤需沉鎳金然后貼裝器件；部分焊盤上需做導(dǎo)通孔導(dǎo)通CS-SS，這部分焊盤需棕化處理，通過外光成像制作后進(jìn)行選擇性沉鎳金。

2.3.2 棕化（L1-L4器件焊接面）

L1-L4層的棕化，此次結(jié)構(gòu)B的樣品均采用先棕化后SMT焊接。從樣品制作看，回流焊、熱沖擊測試后均無問題。

2.3.3 銑孔（半固化片蓋板、CS-空層1、空層2-SS）

半固化片、蓋板、CS-空層1、空層2-SS等層的銑空位置尺寸相同，主要考慮要避開器件，因此銑空位置尺寸以器件作為基準(zhǔn)。

2.3.4 層壓（CS-SS）

結(jié)構(gòu)B產(chǎn)品的拼板特點(diǎn)是多盲槽，盲槽中不能放置墊片，需要覆型。覆型材料選擇pacopads壓板紙。覆型疊層見圖6。

2.3.5 銑孔（CS-SS）

由于多盲槽結(jié)構(gòu)，盲槽中填充樹脂，拼板中結(jié)構(gòu)不均一，容易產(chǎn)生應(yīng)力，從而導(dǎo)致爆板裂紋。銑孔目的是降低應(yīng)力積聚。減小爆板可能。

圖6 使用pacopads覆型疊板

圖7 拼板結(jié)構(gòu)示意圖

2.3.6 樹脂塞槽（CS-SS）

（1）樹脂塞槽主要考慮樹脂的選擇，樹脂需具備適當(dāng)?shù)睦炻?，較好的潤濕性和流平性，粘度適當(dāng)。

前期制作采用山榮PHP900 IR-6P塞槽，無器件的盲槽填塞，沒有問題。有器件的存在樹脂裂紋，并破壞器件的焊接點(diǎn)；分析為盲槽尺寸大，PHP900 IR-6P樹脂的脆硬及漲縮率與FR4板材的差異導(dǎo)致。

尋找其他樹脂，一般具有耐回流焊，熱沖擊及一定的拉伸率。這類單組分樹脂一般兩種：一種流平性差（如漢高的EO1016），含填料，價格低；一種流平性好（如漢高的58680），不含填料，價格高。對于流平性差的，容易塞槽不平整及存在空洞凹坑。

另外試驗(yàn)用了一種雙組分樹脂（Jarlit-8500A/B膠），該樹脂在固化過程中粘度非常低，潤濕性好，表面張力小，因此要求板子放平，否則容易溢出。該樹脂在固化過程中會收縮，固化溫度越高，收縮越明顯。該樹脂封埋器件后耐回流焊，耐熱沖擊?？偟膩砜?，該樹脂較適合這類埋器件產(chǎn)品，后續(xù)可做樣品獲得客戶認(rèn)可。

（2）樹脂塞槽工藝方法根據(jù)選擇樹脂特性定。

樹脂塞槽的工步為“灌膠（第1面）→后烤（第1面）→灌膠（第2面）→后烤（第2面）→陶瓷磨板→樹脂塞槽檢驗(yàn)”。

對于采用粘度較大的樹脂灌膠（ 如EO1016），可采用真空加熱點(diǎn)膠機(jī)（真空：避免氣泡；加熱：降低粘度，降低表面張力，增加潤濕性，有利于灌膠流平，設(shè)備成本即較高，需大批量生產(chǎn)較為合適。對于采用粘度較小的樹脂灌膠（如58680，Jarlit-8500A/B膠），采用點(diǎn)膠機(jī)定量點(diǎn)膠。

板子翹曲度低，烘烤時放置水平。

陶瓷磨板對樹脂塞槽后進(jìn)行表面清潔，陶瓷磨板不能將槽內(nèi)凸起的樹脂研磨掉，如果有凸起的樹脂，需手工砂紙打磨。

樹脂塞槽檢驗(yàn)，檢驗(yàn)封埋器件的樹脂有無空洞、凸起、凹陷。凸起會導(dǎo)致板厚超標(biāo)，一般不允許。凹陷，控制在一定范圍可以接受，凹陷過大，會導(dǎo)致阻焊和字符的質(zhì)量問題。

圖8 銑相交槽制作金屬化半孔 （A：示意圖、B：實(shí)樣圖）

目前制作的都是樣品，采用手工樹脂塞槽，存在的困難是較難定量，生產(chǎn)速度較慢。

2.3.7 銑相交槽（CS-SS）

試驗(yàn)的這種埋器件板設(shè)計（結(jié)構(gòu)B），均為金屬化半孔設(shè)計。銑相交槽是制作金屬化半孔。確保品質(zhì)需注意控制銑刀的壽命，樣品制作時銑刀處于較低的壽命。

3 結(jié)論

通過試驗(yàn)兩種不同產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的埋器件工藝制作，并試驗(yàn)不同的器件填充材料，可以滿足客戶的設(shè)計需求，但是目前的工藝暫時只適用于樣品打樣，效率比較低，量產(chǎn)工藝水平有待優(yōu)化提升。