浅谈HDI简介及工艺流程课件.ppt

1、 鹤山市世运电路科技有限公司鹤山世运电路科技有限公司 Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 一、背景一、背景：随着生产技术的不断演进，电子产品无不随着生产技术的不断演进，电子产品无不趋向轻薄短小的方向发展，今天各种包括移趋向轻薄短小的方向发展，今天各种包括移动电话、数码摄像机等微型手提式电子产品动电话、数码摄像机等微型手提式电子产品都是高密度互连（都是高密度互连（High Density Interconnect,HDI）技术发展下的应用市技术发展下的应用市场。高密度互连是目前最新的线路板制程技场。高密度互连是目前最新的线路板制程技术，通过微孔的形成

2、，线路板层与层之间能术，通过微孔的形成，线路板层与层之间能互相连接，而这种高密度互连制程，再配合互相连接，而这种高密度互连制程，再配合增层法技术的采用，从而使线路板能实现朝增层法技术的采用，从而使线路板能实现朝薄和小的方向发展。薄和小的方向发展。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 二 HDI之主要特征 短线短线 布线长度短。布线长度短。薄层薄层 介电层厚度薄。介电层厚度薄。潜孔潜孔 导通孔的传输长度短。导通孔的传输长度短。备注：以上三个特征共同的特性就是提高备注：以上三个特征共同的特性就是提高产品传输讯号的稳定性。产品传输讯号的稳定性。Olympi

3、c(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司三 HDI主要类型 普通HDI 普通HDI(1+4+1)Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司HDI之埋孔板HDI之（2+4+2)Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司HDI之叠孔板从上俩图可以看到，此种类型的从上俩图可以看到，此种类型的HDI板的构建主要是在四板的构建主要是在四层板的基础上，再将其两边同时增加两个带有微盲孔的递层板的基础上，再将其两边同时增加两个带有微盲孔的递增层，此种类型的八层板就是我们俗称的增层，此种类型的八层板就是我们俗

4、称的HDI（2+4+2）HDI之叠孔板 Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司四、相关工艺方法介绍四、相关工艺方法介绍 1.什么是增层法什么是增层法 所谓增层法，是以双面或四面电路板为基础，所谓增层法，是以双面或四面电路板为基础，采纳逐次压合（采纳逐次压合（Sequential Lamination）的观念，于的观念，于其板外逐次增加线路层，并以非机械钻孔式之盲孔做其板外逐次增加线路层，并以非机械钻孔式之盲孔做为增层间的互连，而在部分层次间连通的盲孔为增层间的互连，而在部分层次间连通的盲孔（Blind Hole）与埋孔（与埋孔（Buried Hole）

5、,可省下通孔在可省下通孔在板面上的占用空间，有限的外层面积尽量用以布线和板面上的占用空间，有限的外层面积尽量用以布线和焊接零件，这就是成为现时最受注目的多层线路板制焊接零件，这就是成为现时最受注目的多层线路板制程技术程技术增层法，通常我们叫增层法，通常我们叫1+4+1、1+6+1结结构等。构等。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司2.什么是微孔、什么是微孔、HDI(High Density Interconnection)凡非機械鑽孔，孔徑在凡非機械鑽孔，孔徑在0.15mm（6mil）以下（大部以下（大部份為盲孔），孔環（份為盲孔），孔環（Annul

6、ar Ring or Pad or Land）之之環徑在環徑在0.25mm（10mil）以下者，特稱為以下者，特稱為Microvia微導微導孔或微孔。孔或微孔。凡凡PCB具有微孔，且接點（具有微孔，且接點（Connection）密度在密度在130點點/吋吋2以上，佈線密度（設峽寬以上，佈線密度（設峽寬Channel為為50mil者）在者）在117吋吋/吋吋2以上者，稱為以上者，稱為HDI類類PCB，其線寬其線寬/間距為間距為3mil/3mil或更細更窄。或更細更窄。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 Olympic(Heshan)PCB Co.,L

7、TD.上图上图PCB最小孔径为最小孔径为0.135mm，线宽为线宽为3mil 鹤山市世运电路科技有限公司3.什么是什么是RCC RCC是是Resin Coated Copper 的缩写，意为涂的缩写，意为涂树脂铜箔，树脂铜箔，RCC是由表面经粗化、耐热、防氧化是由表面经粗化、耐热、防氧化等处理的铜箔和等处理的铜箔和B阶段树脂组成的，阶段树脂组成的，RCC的树脂层的树脂层应与应与FR4之之Prepreg相同的工艺性，此外还要满足相同的工艺性，此外还要满足积层法多层板的有关性能要求，如积层法多层板的有关性能要求，如:(1)高绝缘可靠性的微导通孔可靠性；高绝缘可靠性的微导通孔可靠性；(2)高玻璃态转

8、化温度高玻璃态转化温度,即即High-Tg;(3)低介电常数和低吸水率；低介电常数和低吸水率；(4)对铜箔有较高的粘合强度；对铜箔有较高的粘合强度；(5)固化后绝缘层厚度要均匀；固化后绝缘层厚度要均匀；Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 配合增层法技术而采用的微孔技术，可造成高密度互连结构配合增层法技术而采用的微孔技术，可造成高密度互连结构的超薄多层线路板，而此种微孔制程技术目前大体可分为三类：的超薄多层线路板，而此种微孔制程技术目前大体可分为三类：一、感光成孔式导孔

9、技术（一、感光成孔式导孔技术（Photovia）二、乾式电浆蚀孔技术（二、乾式电浆蚀孔技术（Plasma Etching）三、激光钻孔技术（三、激光钻孔技术（Laser Ablation）。）。其中激光钻孔技术，是近来全球高密度互连线路板业界最关其中激光钻孔技术，是近来全球高密度互连线路板业界最关注注 的技术发展之一，大体上激光钻孔技术又可分为三类：的技术发展之一，大体上激光钻孔技术又可分为三类：二氧化碳激光钻孔（二氧化碳激光钻孔（CO2）；）；Nd:YAG激光钻孔技术；激光钻孔技术；准分子激光钻孔技术（准分子激光钻孔技术（Excimer/Excited Dimer）；）；Olympic(He

10、shan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 雷射光是当雷射光是当“射线射线”受到外来的刺激，而增受到外来的刺激，而增大能量下所激发的一种强力光束，其中红外光或大能量下所激发的一种强力光束，其中红外光或可见光者拥有热能，紫外光则另具有化学能。射可见光者拥有热能，紫外光则另具有化学能。射到工作物表面时会发生反射（到工作物表面时会发生反射（Refliction）吸收吸收（Absorption）及穿透（及穿透（Transmission）等三种等三种现象，其中只有被吸收者才会发生作用。而其对现象，其中只有被吸收者才会发生作用。而其对板材所产生的作用又分为热与光化两种不同的反板材所产生的

11、作用又分为热与光化两种不同的反应，现分述於下：应，现分述於下：Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司1.光热烧蚀光热烧蚀Photothermal Ablation 是指某雷射光束在其红外光与可见光中所夹带的是指某雷射光束在其红外光与可见光中所夹带的热能，被板材吸收后出现熔融、气化与气浆等分解热能，被板材吸收后出现熔融、气化与气浆等分解物，而将之去除成孔的原理，称为物，而将之去除成孔的原理，称为“光热烧蚀光热烧蚀”。此烧蚀的副作用是在孔壁上的有被烧黑的炭化残渣此烧蚀的副作用是在孔壁上的有被烧黑的炭化残渣渣（甚至孔缘铜箔上也会出现一圈高熟造成的黑氧渣（甚至

12、孔缘铜箔上也会出现一圈高熟造成的黑氧化铜屑），需经后制程化铜屑），需经后制程Desmear清除，才可完成牢清除，才可完成牢固的盲孔铜壁。固的盲孔铜壁。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司2.光化裂蚀光化裂蚀Photochemical Ablation 是指紫外领域所具有的高光子能是指紫外领域所具有的高光子能 量量（Photon Energy），），可将长键状高分子有机可将长键状高分子有机物的化学键（物的化学键（Chemical Bond）予以打断，於予以打断，於是在众多碎粒造成体积增大与外力抽吸之下，是在众多碎粒造成体积增大与外力抽吸之下，使板材被快

13、速移除而成孔。本反应是不含熟使板材被快速移除而成孔。本反应是不含熟烧的烧的“冷作冷作”（Cold Process），），故孔壁上不故孔壁上不至产生炭化残渣。至产生炭化残渣。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司3.板材吸光度板材吸光度 由上可知雷射成孔效率的高低，与板材由上可知雷射成孔效率的高低，与板材的吸光率有直接关系。电路板板材中铜皮、的吸光率有直接关系。电路板板材中铜皮、玻织布与树脂三者的吸收度，因波长而有所玻织布与树脂三者的吸收度，因波长而有所不同。前二者在不同。前二者在UV 0.3mu以下区域的吸收率以下区域的吸收率颇高，但进入可见光与颇高，

14、但进入可见光与IR后即大幅滑落。至后即大幅滑落。至於有机树脂则在三段光谱中，都能维持於相於有机树脂则在三段光谱中，都能维持於相当不错的高吸收率。当不错的高吸收率。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司4.脉冲能量脉冲能量 实用的雷射成孔技术，是利用断续式（实用的雷射成孔技术，是利用断续式（Q-switch）光束而进行的加工，让每一段光束光束而进行的加工，让每一段光束（以微秒以微秒us计量）以其式（计量）以其式（Pulse）能量打击板能量打击板材，此等每个材，此等每个Pulse（可俗称为一枪）所拥有的可俗称为一枪）所拥有的能量，又有多种模式（能量，又有多

15、种模式（Mode），），如单光束所成如单光束所成光点的光点的GEMOO，单束光点的能量较易聚焦集单束光点的能量较易聚焦集中故多用於钻孔。多束光点不但还需均匀化且中故多用於钻孔。多束光点不但还需均匀化且又不易集中成为小光点，一般常用於雷射直接又不易集中成为小光点，一般常用於雷射直接成像技术（成像技术（LDI）或密贴光罩（或密贴光罩（Contact Mask）等制程。等制程。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 CO2 激光钻孔激光钻孔 1.CO2激光成孔原理激光成孔原理 CO2气体在增加功率及维持放电时间下，产气体在增加功率及维持放电时间下，产生波长在

16、生波长在9400nm10600nm之间的可实用的脉冲之间的可实用的脉冲式红外激光，众所周知，红外线的基本特性是能式红外激光，众所周知，红外线的基本特性是能够穿透绝大多数的有机物材料表面到内部的特性。够穿透绝大多数的有机物材料表面到内部的特性。同时，绝大多数有机物材料具有强烈吸收红外线同时，绝大多数有机物材料具有强烈吸收红外线波长的特点。有机物材料分子吸收红外线波长而波长的特点。有机物材料分子吸收红外线波长而提高能量，这就体现了红外线的提高能量，这就体现了红外线的“热效应热效应”特性。特性。CO2激光钻机就是应用红外线的这种光热效应对激光钻机就是应用红外线的这种光热效应对有机物进行烧灼，形成连通

17、性盲孔。有机物进行烧灼，形成连通性盲孔。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 2.加工定位原理加工定位原理 Hitachi via machine 的的RF（Radio Frequency）激励型激励型CO2激光钻机的光学原理为：激光源发射出激光光束，经激光钻机的光学原理为：激光源发射出激光光束，经光束整形装置整形，再通过光阑孔来确定光束直径，又通光束整形装置整形，再通过光阑孔来确定光束直径，又通过光学系统折射，由过光学系统折射，由“电流计式反射电流计式反射镜镜”Galvanometer and Mirro）本身的本身的X、Y定位，及机定位，及机台的

18、台的X、Y台面（台面（XYTable）定位两种系统合作而成。其定位两种系统合作而成。其具体原理为：具体原理为：X、YTable，定位系统将大板面划为许多小定位系统将大板面划为许多小区域（最大为区域（最大为50 50mm，为提高加工精度，采用为提高加工精度，采用30 30mm），），在各区域局部采用特殊的镜面，微调反射在各区域局部采用特殊的镜面，微调反射进行区域内各加工孔的进行区域内各加工孔的X、Y定位。一个区域内的孔全部定位。一个区域内的孔全部加工完毕后再移动到下一个区域继续加工，因其区域内采加工完毕后再移动到下一个区域继续加工，因其区域内采用镜面微调反射定位，对温用镜面微调反射定位，对温/湿

19、度变化要求甚严，一般室湿度变化要求甚严，一般室温应控制在温应控制在22 1，湿度控制在，湿度控制在50 10%。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司3.CO2激光成孔的钻孔方法激光成孔的钻孔方法 CO2激光成孔的钻孔方法主要有直接成孔激光成孔的钻孔方法主要有直接成孔法和敷形掩膜成孔法两种。所谓直接成孔工艺法和敷形掩膜成孔法两种。所谓直接成孔工艺方法就是把激光光束经设备主控系统将光束的方法就是把激光光束经设备主控系统将光束的直径调制到与被加工印制电路板上的孔直径相直径调制到与被加工印制电路板上的孔直径相同，在没有铜箔的绝缘介质表面上直接进行成同，在没有

20、铜箔的绝缘介质表面上直接进行成孔加工。敷形掩膜工艺方法就是在印制板的表孔加工。敷形掩膜工艺方法就是在印制板的表面涂覆一层专用的掩膜，采用常规的工艺方法面涂覆一层专用的掩膜，采用常规的工艺方法经曝光经曝光/显影显影/蚀刻工艺去掉孔表面的铜箔面形蚀刻工艺去掉孔表面的铜箔面形成的敷形窗口。然后采用大于孔径的激光束照成的敷形窗口。然后采用大于孔径的激光束照射这些孔，切除暴露的介质层树脂。现分别介射这些孔，切除暴露的介质层树脂。现分别介绍如下：绍如下：Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 31 开铜窗法开铜窗法Conformal Mask 是在内层是在内层Co

21、re板上先压板上先压RCC/FR-4 PP然后开铜窗，再然后开铜窗，再以雷射光烧除窗内的基材即可完成微盲孔。详情是先做以雷射光烧除窗内的基材即可完成微盲孔。详情是先做FR-4的内层核心板，使其两面具有已黑化的线路与底垫的内层核心板，使其两面具有已黑化的线路与底垫（Target Pad），），然后再各压贴一张然后再各压贴一张“背胶铜箔背胶铜箔”（RCC）。）。此种此种RCC（Resin Coated Copper Foil）中之中之铜箔为铜箔为1/3OZ、1/4OZ，胶层厚约胶层厚约50100um（24mil）。）。可全做成可全做成B-stage，也可分别做成也可分别做成B-stage与与C-s

22、tage等两层。等两层。后者於压贴时其底垫上（后者於压贴时其底垫上（Garget Pad）的介质层厚度较易的介质层厚度较易控制，但成本却较贵。然后利用控制，但成本却较贵。然后利用CO2雷射光，根据蚀铜底雷射光，根据蚀铜底片的座标程式去烧掉窗内的要树脂，即可挖空到底垫而成片的座标程式去烧掉窗内的要树脂，即可挖空到底垫而成微盲孔。微盲孔。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司Conformal Mask 制作流程制作流程 压合 XRay钻定位孔 Conformal Mask 酸性蚀刻 AOI 孔位检查 CO2激光钻孔钻通孔除胶渣沉铜电镀.负片菲林蚀刻开铜

23、Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司32 开大铜窗法开大铜窗法Large Conformal mask 上述之成孔孔径与铜窗口径相同，故一旦窗口位上述之成孔孔径与铜窗口径相同，故一旦窗口位置有所偏差时，即将带领盲孔走位而对底垫造成失准置有所偏差时，即将带领盲孔走位而对底垫造成失准的问题。此等铜窗的偏差可能来自板材涨缩与影像转的问题。此等铜窗的偏差可能来自板材涨缩与影像转移之底片问题，大板面上不太容易彻底解决。移之底片问题，大板面上不太容易彻底解决。所谓所谓“开大窗法开大窗法”是将口径扩大到比底垫还大约是将口径扩大到比底垫还大约2mil左右。一般若孔径

24、为左右。一般若孔径为6mil时，底垫应在时，底垫应在10miL左右左右，其大窗口可开到，其大窗口可开到12mil。然后将内层板底垫的座标资然后将内层板底垫的座标资料交给雷射使用，即可烧出位置精确对准底垫的微盲料交给雷射使用，即可烧出位置精确对准底垫的微盲孔。也就是在大窗口备有余地下，让孔位获得较多的孔。也就是在大窗口备有余地下，让孔位获得较多的弹性空间。於是雷射光是得以另按内层底垫的程式去弹性空间。於是雷射光是得以另按内层底垫的程式去成孔，而不必完全追随窗位去烧制明知已走位的孔。成孔，而不必完全追随窗位去烧制明知已走位的孔。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科

25、技有限公司33 树脂表面直接成孔法树脂表面直接成孔法 本法又可细分为几种不同的途径，现简述如下：本法又可细分为几种不同的途径，现简述如下：3.3.1 按前述按前述RCC+Core的做法进行，但却不开铜窗而将全部的做法进行，但却不开铜窗而将全部铜箔咬光，若就制程本身而言此法反倒便宜。之后可用铜箔咬光，若就制程本身而言此法反倒便宜。之后可用CO2雷射雷射在裸露的树脂表面直接烧孔，再做在裸露的树脂表面直接烧孔，再做PTH与化铜电铜以完孔与成线与化铜电铜以完孔与成线。由於树脂上已有铜箔积而所踩出的众多微坑，故其后续成垫成。由於树脂上已有铜箔积而所踩出的众多微坑，故其后续成垫成线之铜层抗撕强度（线之铜层

26、抗撕强度（Peel Strength），），应该比感光成孔（应该比感光成孔（Photo Via）板类靠高锰酸钾对树脂的粗化要好得很多。但此种牺板类靠高锰酸钾对树脂的粗化要好得很多。但此种牺牲铜皮而粗麻树脂表面的做法，仍不知真正铜箔来得更为抓地牢牲铜皮而粗麻树脂表面的做法，仍不知真正铜箔来得更为抓地牢靠。靠。本法优点虽可避开影像转移的成本与工程问题，但却必须在本法优点虽可避开影像转移的成本与工程问题，但却必须在高锰酸钾高锰酸钾“除胶渣除胶渣”方面解决更多的难题，最大的危机仍是在焊方面解决更多的难题，最大的危机仍是在焊垫附著可靠度的不足。垫附著可靠度的不足。Olympic(Heshan)PCB C

27、o.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 3.3.2 其他制作方法：其他制作方法：FR-4胶片与铜箔代替胶片与铜箔代替RCC的类似做法；的类似做法；感光树脂涂布后压著牺牲性铜箔的做法；感光树脂涂布后压著牺牲性铜箔的做法；干膜介质层与牺牲性铜箔的压贴法；干膜介质层与牺牲性铜箔的压贴法；其他湿膜树脂涂布与牺牲性铜箔法等，其他湿膜树脂涂布与牺牲性铜箔法等，皆可全部蚀铜得到坑面后再直接烧孔。皆可全部蚀铜得到坑面后再直接烧孔。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司3.4 超薄铜皮直接烧穿法超薄铜皮直接烧穿法 内层核心板两面压贴背胶铜箔后，可采内层核心板两面压贴背

28、胶铜箔后，可采“半蚀法半蚀法”（Half Etching）将其原来将其原来0.5OZ（17um）的铜皮咬薄到只剩的铜皮咬薄到只剩5-8um左右，然后再去做黑氧化层与直接成孔。左右，然后再去做黑氧化层与直接成孔。因在黑面强烈吸光与超薄铜层，以及提高因在黑面强烈吸光与超薄铜层，以及提高CO2雷射的光束能雷射的光束能量下，将可如量下，将可如YAG雷射般直接穿铜与基材而成孔，不过要做雷射般直接穿铜与基材而成孔，不过要做到良好的到良好的“半蚀半蚀”并不容易。於是已有铜箔业者在此可观的并不容易。於是已有铜箔业者在此可观的商机下，提供特殊的商机下，提供特殊的“背铜式超薄铜皮背铜式超薄铜皮”（如日本三井之可（

29、如日本三井之可撕性撕性UTC）。）。其做法是将其做法是将UTC棱面压贴在核心板外的两面胶棱面压贴在核心板外的两面胶层上，再撕掉厚支持用的层上，再撕掉厚支持用的“背铜层背铜层，即可得到具有超薄铜，即可得到具有超薄铜皮（皮（UTC）的）的HDI半成品。随即在续做黑化的铜面上完成雷半成品。随即在续做黑化的铜面上完成雷射盲孔，并还可洗耳恭听掉黑化层进行射盲孔，并还可洗耳恭听掉黑化层进行PTH化铜与电铜。此化铜与电铜。此法不但可直接完成微孔，而且在细线制作方面，也因基铜之法不但可直接完成微孔，而且在细线制作方面，也因基铜之超薄而大幅提升其良率，当然这种背铜式可撕性的超薄而大幅提升其良率，当然这种背铜式可

30、撕性的UTC，其其价格一定不会便宜。价格一定不会便宜。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 CO2激光是利用红外线的热效应来完成盲孔的加工。不同物激光是利用红外线的热效应来完成盲孔的加工。不同物质（材料）对质（材料）对CO2激光波长吸收或吸收率是不同的，绝大多数激光波长吸收或吸收率是不同的，绝大多数有机树脂材料都能强烈吸收红外线波长，并转化为热能。但是有机树脂材料都能强烈吸收红外线波长，并转化为热能。但是金属铜和玻璃纤维对红外线波长吸收率却是很低的。因此，要金属铜和玻璃纤维对红外线波长吸收率却是很低的。因此，要得到品质优良的红外线激光微盲孔，最好是采

31、用不含增强玻粗得到品质优良的红外线激光微盲孔，最好是采用不含增强玻粗糙度，影响孔金属化的质量。严重者将会影响到盲孔的可靠性糙度，影响孔金属化的质量。严重者将会影响到盲孔的可靠性。当激光光束能量加大时，易造成内层铜表面炭化或介质层分。当激光光束能量加大时，易造成内层铜表面炭化或介质层分层现象。因此用层现象。因此用CO2激发的红外线激光加工有增强玻璃纤维的激发的红外线激光加工有增强玻璃纤维的介质层时，钻孔参璃纤维的附树脂铜箔（介质层时，钻孔参璃纤维的附树脂铜箔（RCC）材料。有时材料。有时为了提高印制线路板的硬度或满足客户对介质厚度的要求，必为了提高印制线路板的硬度或满足客户对介质厚度的要求，必须

32、采用有增强玻璃纤维的材料。当激光光束能不够大时，往往须采用有增强玻璃纤维的材料。当激光光束能不够大时，往往会显露出玻璃纤维头突出，增大盲孔孔壁数的选取及控制尤为会显露出玻璃纤维头突出，增大盲孔孔壁数的选取及控制尤为重要。目前由于厂商对重要。目前由于厂商对CO2 激光钻机的性能提高，对普通激光钻机的性能提高，对普通FR-4的的PP胶片也能打出较好的孔型，故为节约成本一般可用胶片也能打出较好的孔型，故为节约成本一般可用FR-4代替代替RCC材料材料 Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 Nd：YAG激光钻孔工艺方法激光钻孔工艺方法 Nd：YAG是钕和钇铝

33、石榴石。两种固态晶体共同激发出的是钕和钇铝石榴石。两种固态晶体共同激发出的UV激激光。最近多采用的二极管脉冲激励的激光束，它可以制成有效的激光。最近多采用的二极管脉冲激励的激光束，它可以制成有效的激光密封系统，不需要水冷。这种激光三次谐波波长为光密封系统，不需要水冷。这种激光三次谐波波长为355纳米纳米(nm)、四次谐波波长为四次谐波波长为266纳米纳米(nm)，波长是由光学晶体调制的。波长是由光学晶体调制的。这种类型的激光钻孔的最大特点是属于紫外光这种类型的激光钻孔的最大特点是属于紫外光(UV)谱区，而覆铜谱区，而覆铜箔层压板所组成的铜箔与玻璃纤维在紫外光区域内吸光度很强，加箔层压板所组成的

34、铜箔与玻璃纤维在紫外光区域内吸光度很强，加上此类激光的光点小能量大，故能强力的穿透铜箔与玻璃布而直接上此类激光的光点小能量大，故能强力的穿透铜箔与玻璃布而直接成孔。由于上种类型的激光热量较小，不会象成孔。由于上种类型的激光热量较小，不会象CO2激光钻孔后生成激光钻孔后生成炭渣，对孔壁后续工序提供了很好的处理表面。炭渣，对孔壁后续工序提供了很好的处理表面。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 Nd：YAG激光技术在很多种材料上进行徽盲孔激光技术在很多种材料上进行徽盲孔与通孔的加工。其中在聚酰亚胺覆铜箔层压板上与通孔的加工。其中在聚酰亚胺覆铜箔层压板上钻

35、导通孔，最小孔径是钻导通孔，最小孔径是25微米。从制作成本分析微米。从制作成本分析，最经济的所采用的直径是，最经济的所采用的直径是25125微米。钻孔速微米。钻孔速度为度为10000孔孔/分。可采用直接激光冲孔工艺方法，分。可采用直接激光冲孔工艺方法，孔径最大孔径最大50微米。其成型的孔内表干净无碳化，微米。其成型的孔内表干净无碳化，很容易进行电镀。同样也可在聚四氟乙烯覆铜箔很容易进行电镀。同样也可在聚四氟乙烯覆铜箔层压板钻导通孔，最小孔径为层压板钻导通孔，最小孔径为25微米，最经济的微米，最经济的所采用的直径为所采用的直径为25125微米。钻孔速度为微米。钻孔速度为4500孔孔分。不需预蚀刻

36、出窗口。所成孔很干净，不需分。不需预蚀刻出窗口。所成孔很干净，不需要附加特别的处理工艺要求。还有其它材料成型要附加特别的处理工艺要求。还有其它材料成型孔加工等。孔加工等。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 工艺方法：工艺方法：(1)根据两类激光钻孔的速度采取两种并用的工艺根据两类激光钻孔的速度采取两种并用的工艺方法方法 基本作业方法就是先用基本作业方法就是先用YAG把孔位上表面把孔位上表面的铜箔烧蚀，然后再采用速度比的铜箔烧蚀，然后再采用速度比YAG钻孔快的钻孔快的CO2激激 光直接烧蚀树脂后成孔。介质层（光直接烧蚀树脂后成孔。介质层（FR-4 R

37、CC等）在等）在IR，其波长其波长 9.6mCO2激光，其光激光，其光束的直径大束的直径大 约约150m，通过铜窗口将介质材料，通过铜窗口将介质材料除去而成孔。先用大能量的光除去铜箔，再改用除去而成孔。先用大能量的光除去铜箔，再改用小能量除去底材而成孔。小能量除去底材而成孔。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 (2)直接成孔工艺方法直接成孔工艺方法 UV YAG可直接穿铜与烧树脂及纤维而可直接穿铜与烧树脂及纤维而成孔基本原理和工艺方法，采用成孔基本原理和工艺方法，采用YAG激光钻激光钻微盲孔两个步骤：即第一枪打穿铜箔，第二微盲孔两个步骤：即第一枪打

38、穿铜箔，第二步清除孔底余料。步清除孔底余料。业界有报导尚有其他各种方法制作业界有报导尚有其他各种方法制作,如准如准分子激光成孔、等离子成孔、喷砂成孔等，分子激光成孔、等离子成孔、喷砂成孔等，方法可谓八仙过海各显神通，因尚未得到普方法可谓八仙过海各显神通，因尚未得到普遍推广，这里就不作详细介绍。遍推广，这里就不作详细介绍。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 两种方法使用范围两种方法使用范围 UV激光工具不仅与激光工具不仅与CO2的波长不同，而的波长不同，而且各自在加工材料，如象且各自在加工材料，如象PCB和基板，也是两种和基板，也是两种不同的工具。光

39、点尺不同的工具。光点尺 寸小于寸小于10倍，较短的脉冲倍，较短的脉冲宽度和极高频使得在一般的钻孔应用中不得不使宽度和极高频使得在一般的钻孔应用中不得不使用不同的操作方法，并且为不同的应用开辟了其用不同的操作方法，并且为不同的应用开辟了其它的窗口。它的窗口。1.紫外线的紫外线的Nd:YAG激光钻机对激光钻机对3mil或以下的微或以下的微孔很有利，孔很有利，但其成孔速度较慢；但其成孔速度较慢；2.红外线的红外线的CO2激光钻孔机对激光钻孔机对48mil的微盲孔的微盲孔制作最方便制作最方便 Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 CO2能量密度达到能量密度达

40、到5070J/cm2，而，而UV激光激光由于光点尺寸小由于光点尺寸小 得多，所以能量密度得多，所以能量密度50200J/cm2。由于由于UV光点尺寸比目标孔直径还光点尺寸比目标孔直径还要小，激光光束以一种所谓的套孔方式聚焦于孔要小，激光光束以一种所谓的套孔方式聚焦于孔的目标直径内。对于的目标直径内。对于UV激光，钻一个完整的孔激光，钻一个完整的孔所需的脉冲数在所需的脉冲数在30到到120之间，而之间，而CO2激光则只激光则只需需2到到10个脉冲。个脉冲。UV激光的频率要比激光的频率要比CO2的高的高5到到15倍。在去除了顶部铜层后，可使用第二步倍。在去除了顶部铜层后，可使用第二步,通过扩大的光

41、点清理孔中的灰色区域。通过扩大的光点清理孔中的灰色区域。Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司(1)CO2激光成孔激光成孔 激光原理激光原理：*激光波长为激光波长为10.23m，红外线范围。红外线范围。*烧蚀成孔，热效应（热加工）。烧蚀成孔，热效应（热加工）。优点：钻孔速度快，优点：钻孔速度快，不足：不足：*会烧焦侧部和焦化底部（已改进能量制会烧焦侧部和焦化底部（已改进能量制 须除须除 污。污。*会传热给底部连接盘，分层或起泡产生。会传热给底部连接盘，分层或起泡产生。*属气体激光器，会老化和须定期更换。属气体激光器，会老化和须定期更换。（2）UV激光成

42、孔激光成孔 原理原理：*波长波长10.32m516 n355n，属，属UV范围。范围。*击碎成孔，冷加工。击碎成孔，冷加工。优点：优点：*微孔整齐、干净。微孔整齐、干净。可形成小尺寸（可形成小尺寸（0.1mm）*可穿越铜、无须开窗口，晶体光源，寿命长稳定。可穿越铜、无须开窗口，晶体光源，寿命长稳定。不足：钻孔速度慢，约是不足：钻孔速度慢，约是CO2激光成孔的激光成孔的1/81/10 Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 五、激光钻孔的品质标准五、激光钻孔的品质标准。jFibre Protrusion（玻璃纤维突出）玻璃纤维突出）j值必须小于值必须小于

43、10um Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司gUndercut（侧蚀）侧蚀）g值必须小于值必须小于5um Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司Barrel Shape(孔形状孔形状)hg值必须小于值必须小于10um Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 Olympic(Heshan)PCB Co.,LTD.鹤山市世运电路科技有限公司 报报 告告 内内 容容 制作背景 作业流程 各站控制参数 良率状况 总结 鹤山市世运电路科技有限公司一一.制作背景制作背景 为了提

44、高公司产品的竞争力,不断满足客户的需求,制造出高精密度高品质的线路板.鹤山市世运电路科技有限公司二二.作业流程作业流程COMMENT：表示外发流程表示外发流程 鹤山市世运电路科技有限公司三三.各站控制参数各站控制参数 1.开料大料开料图PNL排版图COMMENTCOMMENT：基板开料后烤板，条件基板开料后烤板，条件150150度度3 3小时小时.鹤山市世运电路科技有限公司 2.内层 2-1.L3-L4面,L5-L6面做内层.2-2.前处理:速度:40.5M/MIN 除油段:温度455 浓度155%压力1.80.5kg/c 微蚀段:温度355 H2SO4浓度12010g/l H2O2浓度301

45、0g/l 铜离子45g/l 压力1.80.5kg/c 烘干段：温度805 2-3.涂布,曝光,蚀刻都以正常作业参数作业.3.内层AOI 3-1.内层AOI正常作业.4.压合 4-1.L2-L7层层压结构图 鹤山市世运电路科技有限公司 4-2.L2-L7层层压板厚1.141.141.141.141.141.141.141.141.141.141.141.141.141.141.14下限值1.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.24中限值1.341.341.341.341.341.341.341.341.341.341.3

46、41.341.341.341.34上限值1.2541.2871.2511.2361.2531.2481.2411.2671.2671.2631.291.2561.2541.2721.26实际值COMMENTCOMMENT：L2-L7L2-L7层板厚要求在范围内层板厚要求在范围内,层压参数都以正常条件层压参数都以正常条件,由于热融机异常由于热融机异常,导致导致板边发黑入成型区板边发黑入成型区,报废报废11PCS.11PCS.鹤山市世运电路科技有限公司 5.半锣一 6.钻孔 6-1.钻孔最小孔径0.25MM,作业时1PNL一叠,全部用的是新针或磨一.6-2.生产前做1PNL首件,品质确认OK后,才

47、批量生产.7.电镀 7-1.板电前,先用浓度20%硫酸的硫酸浸泡30-60MIN.7-2.沉铜以正常作业条件生产,切片背光8级.7-3.板电12.5ASF作业,要求孔铜17.02UM,面铜20.73UM,成品面铜要求25UM实测面铜28-33UM,孔铜17-19UM,考虑到研磨及棕化的损耗,建议量产时加大1.5ASF.鹤山市世运电路科技有限公司 8.树脂塞孔,研磨 8-1.树脂塞孔和研磨外包广州野田,塞孔饱满,品质正常,如图:9.外层 9-1.前处理,压膜,曝光,都以正常参数作业,蚀刻先做首件,蚀刻速度3.5m/min,线宽间距要求0.102/0.102MM,公差20%,TARGET PAD1

48、3mil,实测只有11.6-12MIL,偏小.10.外层AOI 10-1.外层AOI正常作业.11.棕化 11-1.棕化前处理首件速度3.5M/MIN,发现有棕化不良,如图 速度2.5M/MIN,还是有棕化不良,如图 鹤山市世运电路科技有限公司 速度3.5M/MIN,过两次前处理,如图(判定OK),层压出来做爆板实验,无爆板(条件 288,10S/5次)12.层压 12-1.L1-L8层压结构图COMMENTCOMMENT：由于面铜采用由于面铜采用1/3OZ,1/3OZ,面铜起皱面铜起皱2PNL,2PNL,量产时考虑用量产时考虑用1/2OZ,1/2OZ,然后减铜然后减铜.鹤山市世运电路科技有限

49、公司 12-2.L1-L8层压板厚实际值1.3831.4271.4191.4571.3971.3881.4291.4021.4331.4351.4331.4511.4271.4531.432上限值1.5361.5361.5361.5361.5361.5361.5361.5361.5361.5361.5361.5361.5361.5361.536中限值1.461.461.461.461.461.461.461.461.461.461.461.461.461.461.46下限值1.3841.3841.3841.3841.3841.3841.3841.3841.3841.3841.3841.3841

50、.3841.3841.384COMMENTCOMMENT：L1-L8L1-L8层板厚要求在范围内层板厚要求在范围内.鹤山市世运电路科技有限公司 12-3.X-ray后需要打七个靶孔,具体位置如图所示 X方向系数计算如下 a=AC平均值/标准值 b=HI平均值/标准值 c=DG平均值/标准值 X方向系数=(a+b+c)/3*100%Y方向系数计算同上计法 ABCDEFGH未钻I未钻 鹤山市世运电路科技有限公司 13.半锣二 14.钻孔 14-1.钻孔流程跟钻L2-L7层一致.14-2.系数是X=100.0095%Y=99.985%鹤山市世运电路科技有限公司 15.开铜窗 15-1.外层用1.2M