制作HDI盲埋孔板的基本流程.doc
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1、制作HDI盲埋孔板的基本流程一.概述:HDI板,是指High Density Interconnect,即高密度互连板,是PCB行业在20世纪末发展起来的一门较新的技术。传统的PCB板的钻孔由于受到钻刀影响,当钻孔孔径达到0.15mm时,成本已经非常高,且很难再次改进。而HDI板的钻孔不再依赖于传统的机械钻孔,而是利用激光钻孔技术。(所以有时又被称为镭射板。)HDI板的钻孔孔径一般为3-5mil(0.076-0.127mm),线路宽度一般为3-4mil(0.076-0.10mm),焊盘的尺寸可以大幅度的减小所以单位面积内可以得到更多的线路分布,高密度互连由此而来。HDI技术的出现,适应并推进了
2、PCB行业的发展。使得在HDI板内可以排列上更加密集的BGA、QFP等。目前HDI技术已经得到广泛地运用,其中1阶的HDI已经广泛运用于拥有0.5PITCH的BGA的PCB制作中。HDI技术的发展推动着芯片技术的发展,芯片技术的发展也反过来推动HDI技术的提高与进步。目前0.5PITCH的BGA芯片已经逐渐被设计工程师们所大量采用,BGA的焊角也由中心挖空的形式或中心接地的形式逐渐变为中心有信号输入输出需要走线的形式。所以现在1阶的HDI已经无法完全满足设计人员的需要,因此2阶的HDI开始成为研发工程师和PCB制板厂共同关注的目标。1阶的HDI技术是指激光盲孔仅仅连通表层及与其相邻的次层的成孔
3、技术,2阶的HDI技术是在1阶的HDI技术上的提高,它包含激光盲孔直接由表层钻到第三层,和表层钻到第二层再由第二层钻到第三层两种形式,其难度远远大于1阶的HDI技术。二.材料:1、材料的分类a.铜箔:导电图形构成的基本材料b.芯板(CORE):线路板的骨架,双面覆铜的板子,即可用于内层制作的双面板。c.半固化片(Prepreg):多层板制作不可缺少的材料,芯板与芯板之间的粘合剂,同时起到绝缘的作用。d.阻焊油墨:对板子起到防焊、绝缘、防腐蚀等作用。e.字符油墨:标示作用。f.表面处理材料:包括铅锡合金、镍金合金、银、OSP等等。2、层压的绝缘层材料2.1 SYE 使用的板材一览表2.2、HDI
4、 绝缘层材料2.2.1 SYE HDI绝缘材料一览表2.3 特殊材料的介绍:HDI绝缘层所使用的特殊材料 RCC :涂胶膜铜箔(Resin Coated Copper)涂胶膜铜箔(Resin Coated Copper) 是指将特别的树脂膜层涂在电镀铜箔上。这层膜可以完全覆盖内层线路而成绝缘层.主要有两种: B stage (Mitsui)和 B+C stage(Polyclad)特点:*不含玻璃介质层,易于镭射以及等离子微孔成形*薄介电层*极高的抗剥离强度*高韧性,容易操作*表面光滑,适合微窄线路蚀刻涂胶膜铜箔(Resin Coated Copper): 一般来说,HDI 板 的激光钻孔都是
5、在涂胶膜铜箔上面成孔。孔径的形状与一般机械钻孔的孔的形状不完全一样。激光钻孔的孔的形状为一个倒置的梯形。而一般的机械钻孔,孔的形状为柱形。考虑到激光钻孔的能量与效率,镭射孔的孔径大小不能太大。一般为0.076-0.10毫米。HDI板所需要的其他的材料如:板料;半固化片和铜箔等则没有特别的要求。由于镭射板的电流一般不会太大,所以线路的铜的厚度一般不太厚。内层一般为1盎司,外层一般为半盎司的底铜镀到1盎司的完成铜厚 。板料的厚度一般较薄。并且由于RCC中也仅含树脂,不含玻璃纤维,所以使用RCC的HDI板的硬度/强度一般比同厚度的其他PCB要差。2.4 目前HDI板的一般结构:1-HDINon st
6、acked 2-HDIStacked But Non Copper filled 2-HDIStacked 2.5 不同HDI绝缘层材料的效果这些是不同类型的一阶盲孔切片图(A)RCCFR4(1080)这些是二阶HDI 盲孔的切片图RCCFR4三.流程:下面我们将以一个2+4+2的8层板为例来说明一下HDI的制作流程:1.开料(CUT)开料是把原始的敷铜板切割成能在生产线上制作的板子的过程。首先我们来了解几个概念:1. UNIT:UNIT是指客户设计的单元图形。2. SET :SET是指客户为了提高效率、方便生产等原因,将多个UNIT 拼在一起成为的一个整体图形。它包括单元图形、工艺边等等。3
7、. PANEL:PANEL是指PCB厂家生产时,为了提高效率、方便生产等原因,将多个SET拼在一起并加上工具板边,组成的一块板子。我们采购回来的大料有以下几种尺寸:36.5 INCH 48.5 INCH、40.5 INCH 48.5 INCH 、42.5 INCH 48.5 INCH 等等。 作为PCB设计的工程师与设计的工程师与PCB 制作的工程师,利用率是大家共同关注的问题。2.内层干膜:(INNER DRY FILM)内层干膜是将内层线路图形转移到PCB板上的过程。在PCB制作中我们会提到 图形转移这个概念,因为导电图形的制作是PCB制作的根本。所以图形转移过程对PCB制作来说,有非常重
8、要的意义。内层干膜包括内层贴膜、曝光显影、内层蚀刻等多道工序。内层贴膜就是在铜板表面贴上一层特殊的感光膜。这种膜遇光会固化,在板子上形成一道保护膜。曝光显影是将贴好膜的板将进行曝光,透光的部分被固化,没透光的部分还是干膜。然后经过显影,褪掉没固化的干膜,将贴有固化保护膜的板进行蚀刻。再经过退膜处理,这时内层的线路图形就被转移到板子上了。对于设计人员来说,我们最主要考虑的是布线的最小线宽、间距的控制及布线的均匀性。因为间距过小会造成夹膜,膜无法褪尽造成短路。线宽太小,膜的附着力不足,造成线路开路。所以电路设计时的安全间距(包括线与线、线与焊盘、焊盘与焊盘、线与铜面等),都必须考虑生产时的安全间距
9、。3.黑化和棕化:(BLACK OXIDATION)黑化和棕化的目的1. 去除表面的油污,杂质等污染物;2. 增大铜箔的比表面,从而增大与树脂接触面积,有利于树脂充分扩散,形成较大的结合力;3. 使非极性的铜表面变成带极性CuO和Cu 2 O的表面,增加铜箔与树脂间的极性键结合;4. 经氧化的表面在高温下不受湿气的影响,减少铜箔与树脂分层的几率。内层线路做好的板子必须要经过黑化或棕化后才能进行层压。它是对内层板子的线路铜表面进行氧化处理。一般生成的Cu 2 O为红色、CuO为黑色,所以氧化层中Cu 2 O为主称为棕化、CuO为主的称为黑化。4.层压:(PRESSING)1. 层压是借助于B阶半
10、固化片把各层线路粘结成整体的过程。这种粘结是通过界面上大分子之间的相互扩散,渗透,进而产生相互交织而实现。2. 目的:将离散的多层板与黏结片一起压制成所需要的层数和厚度的多层板。排版将铜箔,黏结片(半固化片),内层板,不锈钢,隔离板,牛皮纸,外层钢板等材料按工艺要求叠合。如果六层以上的板还需要预排版。层压过程将叠好的电路板送入真空热压机。利用机械所提供的热能,将树脂片内的树脂熔融,借以粘合基板并填充空隙。对于设计人员来说,层压首先需要考虑的是对称性。因为板子在层压的过程中会受到压力和温度的影响,在层压完成后板子内还会有应力存在。因此如果层压的板子两面不均匀,那两面的应力就不一样,造成板子向一面
11、弯曲,大大影响PCB的性能。另外,就算在同一平面,如果布铜分布不均匀时,会造成各点的树脂流动速度不一样,这样布铜少的地方厚度就会稍薄一些,而布铜多的地方厚度就会稍厚一些。为了避免这些问题,在设计时对布铜的均匀性、叠层的对称性、盲埋孔的设计布置等等各方面的因数都必须进行详细考率。5.钻盲埋孔:(DRILLING)印制板上孔的加工形成有多种方式,目前使用最多的是机械钻孔。机械钻孔就是利用钻刀高速切割的方式,在板子(母板或子板)上形成上下 贯通的穿孔。对于成品孔径在8MIL及以上的穿孔,我们都可以采用机械钻孔的形式来加工。目前来说,机械孔的孔径必须在8mil以上。机械钻孔的形式决定了盲埋孔的非交叉性
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