一款任意層互連HDI板制作及流程管控

郭達(dá)文 何立發(fā) 謝圣林 查紅平

（紅板（江西）有限公司，江西 吉安 343100）

0 前言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和電子商務(wù)的飛速發(fā)展，移動(dòng)通信終端不僅具有實(shí)時(shí)通信功能還結(jié)合了網(wǎng)上消費(fèi)、電子商務(wù)等諸多功能，其發(fā)展趨勢(shì)朝著智能化、多樣化的方向快速發(fā)展。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日趨成熟和應(yīng)用更加廣泛，傳統(tǒng)的電子商務(wù)逐漸轉(zhuǎn)型為移動(dòng)電子商務(wù)，新業(yè)務(wù)、新應(yīng)用層出不窮，對(duì)我們的移動(dòng)通信技術(shù)提出速度更快、效率更高、更智能化的新要求[1]。

隨著電子產(chǎn)品不斷向小型化和多功能化方向發(fā)展，任意層互連設(shè)計(jì)必將成為智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)互聯(lián)終端產(chǎn)品的主流設(shè)計(jì)。功能應(yīng)用的越來(lái)越多，導(dǎo)致常規(guī)HDI（高密度互連）設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足要求，必須采用任意層互連設(shè)計(jì)[2]。任意層互連（Anylayer）技術(shù)可以使PCB的體積較傳統(tǒng)HDI減小40%～50%，在達(dá)到輕、薄的同時(shí)，可以縮短信號(hào)的傳輸距離，降低電容和電感產(chǎn)生的損耗。同時(shí)，高密設(shè)計(jì)還可以節(jié)約電能消耗，提升設(shè)備續(xù)航能力[3]。這種PCB設(shè)計(jì)科技含量高，制作難度大，需要對(duì)產(chǎn)品制作全流程嚴(yán)格管控，并按照IPC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各項(xiàng)可靠性測(cè)試[4]。本研究選取一款十層任意互連板，就其全流程制作及管控做闡釋，希望能給業(yè)界同行提供一定參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

一款用于移動(dòng)通信智能終端的十層任意互聯(lián)板制作案例，其壓合結(jié)構(gòu)如（如圖1）。

圖1 任意互連HDI板壓合機(jī)構(gòu)圖

1.1 制作工藝流程

本十層任意互連板，內(nèi)層沒有機(jī)械埋孔，各層通過盲孔導(dǎo)通，只有外層才有部分機(jī)械孔（裝配孔），其制作工藝流程（見表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P(yáng)CB板產(chǎn)品的過程控制需要重點(diǎn)跟進(jìn)的項(xiàng)目包括：各層激光鉆孔的孔型及盲孔底部是否有殘膠，激光盲孔的填孔深度及平整性、五次盲孔的對(duì)準(zhǔn)度以及成品的可靠性等。

2 結(jié)果與討論

2.1 第一次激光鉆孔后過程管控評(píng)價(jià)結(jié)果

第一次激光鉆孔是任意互連PCB制作的主要難點(diǎn)之一，這個(gè)時(shí)候板子最薄，要注意激光鉆孔的能量控制，不能打穿，也不能殘膠；另外由于板子太?。ㄒ话阈景鍖又挥?.06 mm左右），電鍍填孔時(shí)注意操作，保持板子的平整性以及鍍銅的均勻性。圖2是第一次激光鉆孔后，也就是芯板層過程管控評(píng)價(jià)情況，可以看到芯板層（L5/6層）的層間介厚為59.08 μm，激光盲孔上下孔徑分別為93.704 μm和84.019 μm，滿足孔型要求上孔徑/下孔徑≥0.5，孔口懸銅最大13.075 μm，孔底無(wú)殘膠、無(wú)蟹腳；盲孔填銅電鍍飽滿、無(wú)空洞，填孔率79.177/83.051= 95.3%，滿足≥80%的要求。以上可知第一次激光鉆孔后過程的可靠性管控符合要求。

2.2 第一次壓合過程管控評(píng)價(jià)結(jié)果

表3是第一次壓合后，也就是L4/7層過程管控評(píng)價(jià)情況，可以看到L4/7層的層間介厚分別為63.196 μm和64.164 μm，激光盲孔上下孔徑分別為85.47 μm和81.84 μm，滿足孔型要求上孔徑/下孔徑≥0.5，孔口懸銅最大14.5 μm，孔底無(wú)殘膠、無(wú)蟹腳；盲孔填銅電鍍飽滿、無(wú)空洞，填孔率69.007/70.218=98.3%，滿足≥80%的要求。以上可知第一次壓合過程的可靠性管控符合要求（見圖3）。

表1 十層任意互聯(lián)HDI板制作工藝流程

圖2 第一次激光鉆孔后過程管控評(píng)價(jià)結(jié)果

2.3 第二次壓合過程管控評(píng)價(jià)結(jié)果

第二次壓合后，也就是L3/8層過程管控評(píng)價(jià)情況，可以看到L3/8層的層間介厚分別為62.712 μm和64.891 μm，激光盲孔上下孔徑分別為83.535 μm和81.356 μm，滿足孔型要求上孔徑/下孔徑≥0.5，孔口懸銅最大11.8 μm，孔底無(wú)殘膠、無(wú)蟹腳；盲孔填銅電鍍飽滿、無(wú)空洞，填孔率69.007/75.302=91.6%，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。

2.4 第三次壓合過程管控評(píng)價(jià)結(jié)果

第三次壓合后，也就是L2/9層過程管控評(píng)價(jià)情況，可以看到L2/9層的層間介厚分別為64.891 μm和65.133 μm，激光盲孔上下孔徑分別為93.946 μm和91.041 μm，滿足孔型要求上孔徑/下孔徑≥0.5，孔口懸銅8.717 μm，孔底無(wú)殘膠、無(wú)蟹腳；盲孔填銅電鍍飽滿、無(wú)空洞，填孔率72.397/79.177=91.4%，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。

圖3 第一次壓合后過程管控評(píng)價(jià)結(jié)果

2.5 第四次壓合過程管控評(píng)價(jià)結(jié)果

圖4是第四次壓合后，也就是外層（L1/10）層過程管控評(píng)價(jià)情況，可以看到L1/10層的層間介厚分別為65.859 μm和65.375 μm，激光盲孔上下孔徑分別為89.83 μm和87.167 μm，滿足孔型要求上孔徑/下孔徑≥0.5，孔口懸銅最大13.8 μm，孔底無(wú)殘膠、無(wú)蟹腳；盲孔填銅電鍍飽滿、無(wú)空洞，填孔率80.629/80.871= 99.7%，滿足≥80%的要求。線面阻焊厚度23.487 μm，線角阻焊厚度26.367 μm；288℃10 s，3次漂錫測(cè)試，成品板無(wú)分層、爆板、白斑等不良現(xiàn)象；280℃3次回流焊測(cè)試，將盲孔拉斷，切片觀察盲孔內(nèi)部銅層拉斷位置，盲孔從中間斷開、底部被拉斷或者底銅被拉起，盲孔拉力測(cè)試合格；255℃3 s浸錫測(cè)試，切片上所有焊盤均顯示潤(rùn)濕均勻良好，無(wú)上錫不良現(xiàn)象，可焊性測(cè)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。

圖4 第四次壓合后過程管控評(píng)價(jià)結(jié)果

3 結(jié)論

在國(guó)家大力發(fā)展5G、智能制造的大背景下，移動(dòng)通信智能終端PCB的需求量必然持續(xù)增加。本文以用于移動(dòng)通信智能終端的任意互連板為例，對(duì)其流程制作和品質(zhì)管控做了初步闡釋。