一款HDI板制作管控案例

2020-01-07寻瑞平白亚旭高赵军张雪松

印制电路信息 2019年12期

寻瑞平白亚旭高赵军张雪松

（江门崇达电路技术有限公司广东省智能工控印制电路板工程技术研究中心，广东江门 529000）

0 前言

受惠于智能手机的普及和繁荣，PCB产业也迎来了一个巨大的利益增长点。智能手机功能丰富并导入触控屏幕设计，对于操作可靠性、传输速度的要求更加严格，同时体积必须维持轻薄，迅速带动了HDI（高密度互连）板类产品的应用需求，开发HDI板制作技术已成为抢占当时PCB市场的一个关键点所在[1]。

经过十年黄金时期的发展，全球智能手机市场近年已日趋饱和，发展放缓甚至呈现微跌之势，根据IDC报告[2]，2018年全球智能手机共计出货14.049亿台，年同比下滑4.1%。尽管智能手机市场面临各种挑战，但随着5G时代的来临，必然带来智能手机市场的再次繁荣。在如今5G来临之际，布局HDI板仍然大有可为。

本文选取一款用于智能手机的HDI板产品，就其制作流程以及关键管控做了详细阐述。

1 产品信息与制造工艺

1.1 产品特点

本研究选取一款用于智能手机的8层1+6+1 HDI板产品，其压合结构如图1，L1和L8面的成品（如图1、图2）。

1.2 制作工艺流程

8层1+6+1HDI板产品，需要经过两次压合，第一次将L2-7进行压合，然后钻通孔，通过沉铜、板电使其形成电气导通，再通过树脂塞孔形成高密度互连；第二次则是将前面压合的L2-7子板与外层芯板进一步压合得到完整的PCB。具体流程包括如下：

图1 1+6+1 HDI板压合结构图

图2 1+6+1 HDI板L1和L8面成品图

（1）内层芯板L3/4、L5/6层的生产流程：开料→内层图形→内层蚀刻→OPE冲孔→内层AOI→棕化；

（2）L2-7层的生产流程：层压→内层钻孔→内层沉铜→内层板电→树脂塞孔→陶瓷磨板→内层图形(2) →内层蚀刻(2)→内层AOI(2)→棕化(2)；

（3）L1-L8层的生产流程：层压(2)→打靶位孔→LDD棕化→激光钻孔→外层钻孔→退棕化→外层沉铜→整板填孔电镀→切片分析(3)→外层图形→外层真空蚀刻→蚀刻后阻抗测试→外层AOI→阻焊前塞孔→丝印阻焊→丝印字符→阻抗测试→外层图形(2)→沉镍金→退膜→成型前测试→成型→ FQC1→抗氧化→FQC→FQA→包装。

整体制作难点包括：有阻抗设计内层最小线宽0.075 mm，内层最小补偿0.015 mm，线宽公差±10%，需要重点管控线宽；L2/7层芯板树脂塞孔、陶瓷磨板需要重点管控涨缩和磨坏板；盲孔一次性镀平，通孔孔铜单点最小13 μm，表铜完成铜厚≥18 μm，内控23-29 μm；激光钻孔大小控制：（100±12.5）μm，盲孔孔径比控制在0.7～0.9，0.25 mmBGA Pad公差±10%控制。

2 制作管控

2.1 重点管控项目

根据本款HDI板产品结构特点以及制作要求，可确定制作流程中如下重点管控项目（见表1）。

表1 1+6+1 HDI板制作流程重点管控项目

2.2 产品实现

2.2.1 内层芯板涨缩控制

图3所示为本款HDI产品内层芯板在生产过程中的涨缩变化情况，结果显示内层芯板二次压合后X方向涨缩万分之1.8，不在万分之1.5之内，后续投料X系数建议由万分之6.5调整为万分之5，其余表现值为合格（如图3）。

2.2.2 成品板厚控制

本款1+6+1HDI成品板厚要求1.0±0.1 mm，取5PNL成品板通过均匀9点法测定分析板厚所有测试点板厚均满足1.0 mm±0.1 mm要求，能力分析显示CpK＞1.33，说明板厚均匀性良好，满足要求（见表2、如图4）。

2.2.3 各层次面铜厚度控制

图5、图6所示为L2-5层铜厚以及外层铜厚测试结果，将盲孔一次性镀平，通孔孔铜单点最小13 μm，表铜完成铜厚≥18 μm，内控23-19 μm，实际制作L2/5层铜厚在23～29 μm，外层完成铜厚在29～34 μm，各层铜厚符合要求（如图5）。

图3 HDI板内层芯板压合涨缩变化情况

表2 HDI板成品板厚测量结果（单位：mm）

图4 HDI板成品板厚能力分析

图5 HDI板L2/5层铜厚分析

图6 HDI板外层铜厚分析

2.2.4 孔铜孔径控制

图7所示成品板孔铜、孔粗切片测试结果，客户要求孔铜厚度大于13 μm，实际孔铜厚测量值为22 μm，激光盲孔孔径要求100±12.5 μm，实际测量值105 μm，孔铜孔径合格（如图7）。

2.2.5 线路控制

图7 HDI板孔铜、孔粗切片测试结果

本款HDI板除L5层为大铜面设计，其它各层均为（75±7.5）μm 0.075 mm±10%线路制作，需要重点管控，各层线路实测数据以及分析结果见表3和图8。通过各层次首板测量分析可知，蚀刻速率控制在5-5.5 m/min速度，各层次最小线宽可控制0.075 mm±10%范围内，线宽要求均合格（见表3）。

2.2.6 阻抗控制

表4是各层线路阻抗要求及实际阻抗测量值，结果显示均合格（见表4）。

2.2.7 可靠性测试

图9为HDI成品板的热应力测试结果，成品板分别经288 ℃、10 s、3次漂锡测试和3次无铅回流焊测试，均表现为无分层、爆板、白斑、变色不良等现象，热应力测试合格（如图9）。