一款HDI板制作技術(shù)介紹

戴利華 尋瑞平 戴 勇 張華勇

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

0 前言

印制電路板（PCB）行業(yè)是電子信息產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是全球電子元件細(xì)分產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)值最大的產(chǎn)業(yè)。PCB應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，小到手機(jī)、家電，大到航天、深海勘探等大型設(shè)備，只要存在電子元器件，它們之間的支撐、互聯(lián)就要用到PCB。據(jù)Strategy Analytics于2020年3月2日發(fā)布全球智能手機(jī)出貨量預(yù)測(cè)報(bào)告顯示，由于新冠肺炎導(dǎo)致購物者擱置其消費(fèi)計(jì)劃，該季度對(duì)智能手機(jī)的需求猛跌，這是智能手機(jī)行業(yè)有史以來最差的季度表現(xiàn)。令人欣慰的是，2020年第一季度全球5G智能手機(jī)出貨量增至2410萬部，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過2019年全年的1870萬部，5G智能手機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)顯示了強(qiáng)勁的增長態(tài)勢(shì)，5G手機(jī)換機(jī)潮將勢(shì)不可擋地到來。

可見，PCB企業(yè)即時(shí)錯(cuò)過了十年前4G智能手機(jī)的黃金潮流，在如今5G手機(jī)換機(jī)來臨之際，布局手機(jī)類HDI（高密度互連）板仍然大有可為。本研究選取一款用于智能手機(jī)的HDI板產(chǎn)品，就其制作流程以及關(guān)鍵管控做了詳細(xì)闡述，希望能夠?yàn)闃I(yè)界同行提供一定的參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 產(chǎn)品特點(diǎn)

本研究產(chǎn)品案例為一款用于智能手機(jī)的8層2+4+2HDI板，其產(chǎn)品關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)見表1，壓合結(jié)構(gòu)見圖1，成品外觀見圖2。

1.2 制作工藝流程

本2+4+2 HDI板產(chǎn)品，需要經(jīng)過3次壓合，第一次將L3-L6進(jìn)行壓合，然后鉆通孔，通過沉銅、板電使其形成電氣導(dǎo)通。第二次是將前面壓合的L3-L6子板與銅箔壓合，經(jīng)激光鉆孔、填孔電鍍形成高密度互連，經(jīng)微蝕減銅、內(nèi)層圖形形成L2-L8子板；最后再將L2-L8子板與銅箔壓合，得到完整的PCB板。具體流程如下。

表1 產(chǎn)品關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)

圖1 產(chǎn)品壓合結(jié)構(gòu)圖

圖2 產(chǎn)品成品外觀

（1）L3-L6層的生產(chǎn)流程：開料→內(nèi)層圖形→內(nèi)層蝕刻→內(nèi)層AOI→棕化→壓合1→內(nèi)層鉆孔→內(nèi)層沉銅→內(nèi)層板電→內(nèi)層圖形2→內(nèi)層AOI2→棕化2

（2）L2-7層的生產(chǎn)流程：壓合2→內(nèi)層鉆靶位孔→LDD棕化→激光鉆孔→內(nèi)層沉銅2→填孔電鍍→微蝕減銅→內(nèi)層圖形3→內(nèi)層真空蝕刻→內(nèi)層AOI3→棕化3

（3）L1-L8層的生產(chǎn)流程：壓合3→鉆靶位孔→LDD（激光直接成孔）棕化2→激光鉆孔2→外層鉆孔→退棕化→外層沉銅→整板填孔電鍍→外層圖形→外層真空蝕刻→阻抗測(cè)試→外層AOI→阻焊塞孔→絲印阻焊/字符→絲印選化金油墨→沉鎳金→退膜→成型→回流焊→測(cè)試→FQC1→抗氧化→FQC2→FQA→包裝

1.3 過程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

產(chǎn)品主要特點(diǎn)是銅厚薄、線路精細(xì)，整體制作難點(diǎn)如表2所示。

2 結(jié)果與討論

2.1 阻抗值測(cè)量

表3所示為產(chǎn)品生產(chǎn)過程中對(duì)產(chǎn)品阻抗線寬和阻抗值的測(cè)量結(jié)果。結(jié)果顯示各層阻抗線寬都控制在設(shè)定范圍內(nèi)，沒有出現(xiàn)超差現(xiàn)象；阻抗值都控制在±10%的設(shè)定范圍內(nèi)，表現(xiàn)合格。

2.2 電鍍均勻性測(cè)量

產(chǎn)品生產(chǎn)過程中使用CMI銅厚測(cè)量儀采用均勻9點(diǎn)法對(duì)各層銅厚進(jìn)行測(cè)量分析，測(cè)試板數(shù)量為4塊，評(píng)估電鍍面均勻性，銅厚測(cè)量位置示意圖如圖3，測(cè)量結(jié)果如圖4。結(jié)果顯示銅厚整體測(cè)量結(jié)果均在設(shè)定范圍之內(nèi)，測(cè)試結(jié)果為可接受，出現(xiàn)一個(gè)位置R值有超限現(xiàn)象。

2.3 鉆孔精度測(cè)量

對(duì)鉆孔面板和底板進(jìn)行孔位精度Cpk分析，按照公差±50 μm計(jì)算Cpk值，測(cè)試結(jié)果見圖5和表4。面板取最小孔徑0.2 mm，鉆孔數(shù)量145692，計(jì)算Cpk值為3.568，底板取最小孔徑0.2 mm，鉆孔數(shù)量145693，計(jì)算Cpk值為2.375，均滿足＞1.33的標(biāo)準(zhǔn)，鉆孔精度合格。

2.4 可靠性測(cè)試

成品板打切片進(jìn)行回流焊和熱應(yīng)力測(cè)試，檢驗(yàn)產(chǎn)品的可靠性，測(cè)試條件及結(jié)果（見圖6所示）。測(cè)試結(jié)果顯示，所有切片均未出現(xiàn)分層、爆板、白斑、起泡、變色等不良現(xiàn)象，可靠性測(cè)試合格。

表2 產(chǎn)品制作難點(diǎn)

表3 產(chǎn)品阻抗線寬和阻抗值測(cè)量結(jié)果

圖3 銅厚測(cè)量位置示意圖

2.5 跟進(jìn)生產(chǎn)情況

本款手機(jī)HDI板經(jīng)打樣試板合格后轉(zhuǎn)批量生產(chǎn)，目前已投產(chǎn)4批，入庫合格率分別為80.73%、89.16%、75.48%、95.69%，批次與批次之間良率波動(dòng)較大，生產(chǎn)不穩(wěn)定；對(duì)入庫批次不良率進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。前4項(xiàng)不良為：外層開路、蝕刻不凈、內(nèi)短、殘銅，前4項(xiàng)不良占整體不良為47.75%，為重點(diǎn)品質(zhì)改善項(xiàng)目，據(jù)此作出的應(yīng)對(duì)改善措施見圖7所示。

3 結(jié)論

圖4 銅厚測(cè)量結(jié)果

圖5 鉆孔靶位圖（A：鉆孔面部；B：鉆孔底板）

（1）從本款2+4+2HDI板打樣試板結(jié)果來看，制定的管控計(jì)劃基本合理，產(chǎn)品各項(xiàng)方法檢測(cè)正常；（2）從跟進(jìn)批量生產(chǎn)來看，批次與批次之間良率波動(dòng)較大，生產(chǎn)不夠穩(wěn)定，需根據(jù)不良分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果，確定重點(diǎn)品質(zhì)改善項(xiàng)目，據(jù)此作出改善措施并嚴(yán)格跟進(jìn)；（3）在5G手機(jī)換機(jī)潮來臨之際，PCB企業(yè)布局手機(jī)HDI板大有可為。

表4 鉆孔精度Cpk計(jì)算結(jié)果

圖6 產(chǎn)品可靠性測(cè)試結(jié)果

圖7 產(chǎn)品可靠性測(cè)試結(jié)果