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1、HDI微孔技术研究一、HDI微孔的主要钻孔工艺及相关概念二、HDI板的介质材料三、高密度基板孔的金属化技术四、HDI的电子测试技术五、HDI相关理论介绍六、参考文件及专用名词一、HDI微孔的主要钻孔工艺及相关概念微孔定义IPC-2315&IPC-4104（JPCA定义为积层导通孔）规定为直径≤0.15mm埋、肓导通孔，而标的连接盘（targetpab）（JPCA定义为导通孔连接盘底部的连接盘）规定为直径≤0.35mm的连接盘。HDI定义HDI（JPCA定义为积层PCB）是具有已减少的几何形状图形的基
2、板，一般将每平方英寸互连线达到160英寸幻数（magicalnumber），部分定义为每平方英寸达到110英寸。有利于缩小尺寸、减轻重量和增加电气性能。烧蚀门槛值（ablationthreshold）调整能量密度扩大光束直径或减弱输出能量，使之介于处理的介质材料门槛值和铜的门槛值之间，从面保证钻孔过程控制在目标导体层上。HDI微孔的主要工艺主要有四种工艺：激光导通孔、干法/湿法蚀刻导通孔、光致导通孔、导电油墨形成导通孔和电路。一、激光导通孔激光钻孔主要有CO2激光和UV-YAG激光，与机械钻孔的差异
3、是用聚焦光束制造出比用传统方法更小的孔。激光钻孔去掉介质的机理分光热切除（ablation）和光化学切除。光热烧蚀（切除）：激光波长在500纳米到10600纳米之间。吸收的能量加热材料，导致它融化并被蒸发掉。孔壁易碳化，在镀孔前需用去污工艺进行清除。光化学烧蚀（切除）：激光波长低于400纳米。高能量的光子可以打破有机材料的分子长链，其能量高于原分子能量，强制性从孔中弹出形成粉未，不会造成成孔四周热损伤。1、激光钻孔的激光类型（用于PCB与封装行业）A。UV二极管激励的UV：YAG，其中三次谐波的Nd
4、：YAG波长355纳米。在PCB钻孔中应用最多。B。RF（radiofrequency）激发的CO2激光,为降低热损伤，应缩短脉冲时间，需外界对光束进行调制。激光源密封，无需外界供给气体。C。横向受激光气氛TEA（transverseexcitedatmospheric）CO2激光，脉冲持续时间根据不同气体混合调整，需外界供给气体。常规维护需更换电极和光学元件，成本高。D。准分子（Excimer）同TEACO2激光相似，使用气体为二聚物，主要用于密度很高的模块和封装中微孔加工。2、成孔技术A。直接成
5、孔：直接加工板材的铜和介质，常用于通孔加工，目前仅有UV：YAG激光采用。较大的孔采用光学方法放大激光束，或将光束作圆周运动挖孔（trepanning）或螺旋孔（spiralling）。B。两步工艺成孔：第一步用UV：YAG激光去掉表面铜和部分介质，第二步用低能量密度的UV：YAG激光或CO2激光完成。二、干法/湿法蚀刻导通孔最普通的干法蚀刻工艺是利用高频气体等离子体来进行蚀刻。普通的热的KOH的湿法蚀刻工艺已经用于聚酰亚胺膜中。三、光致导通孔一般为半加成法或全加成法.首先将专用配方的光敏树脂体系涂
6、覆于次复合结构(subcomposite)上,然后通过照相底版首分接触光致材料于UV光中进行曝光,曝光后便产生了大量的导通孔.常用材料:Enthone-OMIEnvisionPDD-9015光敏介质层材料与Ormet油墨,DupontPDDF-100光敏干膜.四、干法金属化(导电油墨/绝缘层再配置)导电胶用来填充微孔,在层与层之间起导电通路作用.表面金属化既可以通过向介质材料表面层压铜箔来实现,也可以通过化学沉积来实现.二、HDI板的介质层材料覆铜箔介质层材料一般选择薄型的106或1080玻璃布增强
7、材料(厚布在使用激光时难于汽化),树脂严格接近于70%的1片或2片的层压板.激光钻孔使用敷形掩膜(conformalmask),采用UV的Nd:YAG或CO2激光的直接聚焦光束,来进行导通孔的蚀孔.以上材料一般适于用等离子体或激光蚀孔等方法来制作导通孔.1.涂树脂铜箔与FR-4性能相似,无E–玻璃布增强材料,在剥强度,热性能上都是优良.一般分两种类型:一次形成的涂树脂箔和两次形成的涂树脂铜箔.一次形成的涂树脂箔是为了使用流动和填充的要求而设计的单一的B-阶树脂层.两次形成的涂树脂铜箔在靠近铜箔处是一
8、层C-阶树脂层,接着是一层用于流动和填充的B-阶树脂层.介质层厚度变范围为25μm~76μm.常用铜箔为1/2oz(25μm)和3/8oz(13.35μm).材料性能资料参考IPC-4104规范图表12,13,19,20,21,22)2.非编织的非玻璃布增强的层压板从机械角度材料可以分为增强的和非增强的层压板和预浸材料.一般增强材料有较好的尺寸稳定性及低的热膨胀系数(CTE),非增强材料具有低有介电常数(Dk),并可以光致成像.例如:Thermount及Thermou
