高频混压HDI板制作工艺研究

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高频混压HDI板制作工艺研究
郑晓蓉    曾祥福    周  刚
(广东科翔电子科技有限公司,广东  惠州  516081)
摘  要      高频混压PCB产品伴随通讯技术、电信行业的发展应运而生。本产品由Rogers 4350高频材料与FR4半固化片材料混压而成,产品孔径小、内层芯板较薄,采用高频材料制作2种互连盲孔,是一种高端技术含量的新类型产品。
关键词      高密度板;高频高速;混压
中图分类号:TN41      文献标识码:A      文章编号:1009-0096(2019)02-0048-07
Study on the technology of high frequency mixed pressure
HDI plate
Zhen Xiaorong    Zeng Xiangfu    Zhou Gang
Abstract With the development of communication technology and telecommunication industry, high freq
uency mixed- pressure PCB products have emerged. This product is made of ROGERS 4350 high frequency material and FR4 Pp material. It has small aperture and thin inner core plate. Two kinds of interconnection blind holes are made of high frequency materials. It is a new type product with high technology content.
Key words    HDI Board; High Frequency and High Speed; Mixed Pressure
0  前言
高频混压PCB产品伴随通讯技术、电信行业的发展应运而生,能够突破传统工艺PCB数据高速、高信息量传输的瓶颈,故高频混压技术倍受设计者青睐。为了推动公司技术进步,掌握高频混压技术,在现有技术基础之上,根据客户要求展开高频混压HDI板工艺技术研究。
1  产品特性及制作要求
1.1  产品信息
本产品由Rogers 4350高频层压板材料与FR4半固化片(PP)材料混压而成,产品孔径小,内层芯板较薄,采用高频材料制作两种互连盲孔的新类型产品,产品信息(见表1)。
1.2  产品设计和叠构
根据客户产品技术资料结合公司现有制程情况(如图1)。此种叠构生产L1-2层和L1-3层电镀填孔难度较大,盲孔与通孔同时电镀的深度能力差异影响镀铜效果。
1.3  生产控制难点
(1)L1-3层0.18 mm(7 mil)陶瓷盲孔laser加工和填孔不饱满;(2)L1和L6层电镀填孔后,面铜较难控制,不方便制作外层线路;(3)盲孔BGA(球栅阵列)位阻焊开窗大于216 m m;(4)三张芯板铆钉压合,层与层间容易偏孔、错位;
(5)钻孔需用全新钻头,同时上下需用酚醛底板夹板钻孔;(6)只能做一次不织布磨板,多次磨板后会影响铜基材结合力;(7)无plasma需用高T g除胶参数做两次除胶。
2  试验流程和方案
2.1  主流程(L1-L6)流程
开料→内层→蚀刻→检查→棕化→压合→减铜→Laser钻孔→除胶→沉铜→填孔→减铜→填孔→减铜→钻孔→除胶→板电→外层图转→蚀刻→AOI→绿油→字符→锣板→飞针测试→沉银→FQC→包装2.2  过程控制及生产参数
过程控制及生产参数见表2。
2.3  关键控制项目图片及数据
关键控制项目图片及数据详见表3和图2。2.4  压合涨缩数据
压合涨缩数据见表4。
2.5  不良问题、难点改善方案
生产过程出现的不良问题、难点改善方案见表5。
3  跟进结果
后期跟进结果如下。
3.1  成品合格率
成品合格率见表6。
3.2  线宽测量结果
线宽测量结果见表7。
3.3  铜厚测量结果
取两种盲孔和机械通孔的样板做切片测量铜厚,结果见表8。
表1  高频混压HDI板产品信息
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11铜厚(m m)
最小线宽/线距
(mm)
孔到线(或铜)
孔到孔间距
内层连接
成品板厚
芯板厚度
拼板尺寸
表面处理
其他
L1-L3
L1-L6
L1-L6
L1
L2
L3
L4
L5
L6
成品孔径0.102(4mil)
自动关窗器相片冲印成品孔径0.25
所有层铜厚 18
线宽:0.114
线宽:/
线宽:0.127
线宽:0.127
线宽:/
线宽:0.152
0.076
L1:0.155, L6:0.132
/
线距:0.102
线距:/
线距:0.089
线距:0.127
线距:/
线距:0.139
0.075 mm
/
/
0.068
0068
0.08
/
0.068
0.068
0.125 mm
0.2 mm
6层(HDI)
0.8 mm
0.1 mm
190×134 mm
沉银(0.15~0.45 m m)
L1-2层和L1-3层两种盲孔均需要填孔(Dimple<25 m m)
图1  客供叠构方案
表2  高频混压HDI板过程控制及生产参数
开料
烤板内层涂布
内层曝光
内层蚀刻
内层AOI 棕化
组合、叠板熔合、铆合压合
钻靶铣边一一LDD 除胶去污沉铜电镀(盲孔电镀)      0.30 mm H/H ×2张(L1-L2&L5-L6)2、Rogers 物料,必须做除胶测试125℃,120 min
L3-L4的底片预涨系数:X=+3/万; Y=+2/万
L1-L2&L5-L6底片预涨系数:X=+4/万;Y=+3/万
1、曝光时,L1-L2和L5-L6的数量要相同,      不能曝错
2、L1-L2只曝光L2面;      L5-L6只曝光L5面
3、L1&L6空曝,不做线路,
使用L1-1&L6-1菲林,L1面盲孔做开窗。
量测6个PCS 的线宽,全部要控制在中值略偏上限
全扫AOI 正常棕化
按工单要求组合叠板NA
压合程式
温度(℃):140 150 165 185 205 205 180 160 140 压力(MPa ):9.8 19.6 24.5 34.3 34.3 34.3 29.4 24.5 19.6时间(min ):10、10、8、12、10、70、15、15、10
1、正常钻出后制程需要的7颗孔
2、另外加钻12颗涨缩量测孔
按工单尺寸要求加工减铜后面铜7.5~9 m m 1、两种孔径:L1-L2:0.15 mm (对应介层:0.1 mm )                      L1-L3:0.18 mm (对应介层:0.2 mm ) 2、两种孔径的上下孔径比控制在80%~90%3、里铜悬空量控制在12 m m 内
根据除胶测试结果确定是否需要做2次除胶做两次沉铜1、盲孔孔铜Min 18 m m
2、D 线4&5#缸,电流参数:
0.6 A/dm 2
×45 min 0.8 A/dm 2×80 min 1.1 A/dm 2×80 min 1.5 A/dm 2×50 min
3、打手动,酸洗→预浸→水洗,其中预浸时间参见图1
NA
要在L 3-L 4和L 1-L 2&L 5-L 6各加4组symbol ,在压合后量板,以确定之后量产的各层预涨值
空曝光的底片特别注意命名:L1-1&L6-1
1、注意首件检查:Rogers 基板使用的铜
箔铜牙比较粗糙,要注意线路间是否有蚀刻干净(VRS 检查)
2、蚀刻时注意线宽的控制(略上限)NA NA NA
注意铆钉孔在后制程要钻掉NA
注意在CAM 设计时,此12颗孔要相互垂直,并标记层别NA NA 板边设计多一些激光孔供切片用,便于激
光的参数确认,参数确认OK 后才能量产Rogers 单次除胶肯定有问题NA 盲孔必须确认孔铜厚度
棕化减铜
外层钻孔
除胶
去污沉铜
外层电镀(内镀)外层压膜
隐蔽式水箱外层曝光
外层蚀刻
外层AOI 防焊网印
防焊曝光
防焊显影
文字印刷后烤锣板
烤板电测化银体内振动出去吃饭
FQC
面铜控制15±5 m m 1、涨缩使用激光比例的平均值2、钻掉铆钉孔
3、钻孔程式:使用Rogers 专用的钻孔程式根据除胶测试结果确定是否需要做2次除胶正常除胶沉铜1、板电参数:1.3 A/dm 2×45 min+1.5 A/dm 2×70 min
2、线别无具体要求
3、切片分析盲孔的凹陷&盲孔上方的铜厚
4、切片分析通孔的孔铜&面铜
5、通孔孔铜:Min18 m m ;面铜:40±10 m m NA NA 板内的线宽全部中值偏上限控制NA
1、防焊不塞孔,最小via 孔径大小0.3 mm
2、防焊厚度:依工单要求
3、油墨类型无特殊要求1、曝光能力:10.5格2、抽真空延时>5 s
1、BGA 开窗>0.22mm (8.5 mil )(216 m m )—原稿(229 m m )9 mil
2、显影速度:5 m/min
3、绿油桥间距:0.075 mm
采用文字喷墨印刷,不要使用网印(文字太过于密集)文字印刷完一起后烤1、必须使用全新铣刀2、叠板时采用1片铣
3、尺寸公差:±0.127 mm 125。
,2 H
样品采用飞针测试1、外发化银
2、化银板每片必须用无硫白纸隔开,拿板时必须戴手套
3、化银厚度:≥0.15 m m
NA
过验孔机检查,无漏孔、多孔、孔大、孔小、塞孔、毛刺等。
盲孔树脂塞孔后,上方还需要电镀,因此树脂除胶效果将直接影像到镀层与树脂的结合强度NA
特别注意:电镀采用小电流分段镀,能降低PTH 孔壁镀后的均匀性
关掉前处理磨刷段,只做酸洗和微蚀。NA
设计补偿时,表面需要化银的线路全部要多补偿8 m m (正常按要求补偿的基础上)
AOI 机因陶瓷与铜面对比度不匹配,无法检测。
注意阻焊网印前不能过磨刷进行表面处理,只能用化学清洗的方式进行表面处理,后续化银等工序也必须关注此问题;
BGA 处的防焊pad 才0.23 mm (9 mil ),曝光会出现曝光不良,CAM 设计时,要特别加大处理。
首件板在显影后必须全检BGA 开窗,无掉桥。
NA
检查无掉油、白字等。Rogers 比较硬
NA
出货数量:50PCS 1、外发化银。
2、化银板必须非常小心刮伤,此样品必须研发人员亲自跟板。NA
表3  关键控制项目数据
2-2
激光钻孔(L1-L2)上孔径:150,下孔径:116,介质:107
第一次填孔(L1-L3)盲孔凹陷:30                                          2-3
2-4
第一次填孔(L1-L2)盲孔凹陷:25
2-5
第二次填孔(L1-L3)盲孔凹陷:8-23
2-6
第二次填孔(L1-L2)盲孔凹陷:8-23
通孔面铜:40-51,孔铜:22-28    2-7
图2 关键控制项目图片
表4  压合后涨缩数据
1 0.9999295 0.999911
2      -0.705      -0.888
2 0.9998351 0.999810
3      -1.649      -1.897
3 0.9998828 0.9998425      -1.172      -1.575
4 0.9999477 0.999913
5      -0.523      -0.865
5 0.999913 0.9998848      -0.87        -1.152
6 0.9999188 0.9998721      -0.812      -1.279
7 0.9998998 0.9998362      -1.002      -1.638
8 0.9999032 0.9999014      -0.968      -0.986
9 0.9999157 0.9998166      -0.843      -1.834
 0.9999188 0.9998425      -0.812      -1.575
11 0.9999162 0.9998311      -0.838      -1.689
max 0.9999477 0.9999135      -0.523      -0.865
min 0.9998351 0.9998103      -1.649      -1.897

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