一种高精度浅绝缘层板的制作技术

邹明亮 刘晓丽 蒋 华 黄 慧

（胜宏科技（惠州）股份有限公司，广东 惠州 516211）

0 前言

汽车电子密度高、功率大引起更多热量，混合动力和全电动汽车会越来越多及需要更多先进的电力输送系统，也需要配更多的电子功能。这意味着对过大电流及耐高压的需求越来越高，必须在不损坏孔内导电孔壁增加有效深度来满足对大电流及耐高电压的需求。传统的方法是采用背钻工艺制作，但针对孔径较小，介电层较薄时，对机台的控深精度要求高，背钻工艺则无法制作，因此需要研发一种新的制作工艺，以适应客户的需求。

1 产品信息

产品叠构如图1所示，产品基本信息见表1。

图1 叠构图

浅绝缘层信息：L1-L2有背钻孔，介质厚为0.175 mm（7 mil），控深深度大于0.05 mm（2 mil），不可伤到L2层连接盘（PAD），介质厚太薄，深度较难管控，通孔钻头直径0.3 mm，背钻钻头暂定为0.5 mm，深度要求大于0.10 mm（4 mil）。

表1 产品基本信息

2 制作流程

2.1 方案一：正常的控深机械钻生产

2.1.1 制作流程

开料至压合→机械钻孔→电镀→背钻→树脂塞孔→外层线路→外检→防焊→后工序

2.1.2 流程说明

（1）生产前先切片确认介电层的实际厚度，在根据实际厚度设定钻头的理论深度，如L1-L2的实际厚度为0.175 mm（7 mil），铜厚为0.018 mm（0.7 mil），最小深度0.10 mm（4 mil），那理论控深深度为0.127 mm（6.2 mil），不含铝片厚度；

（2）选用控深钻，专用钻头（平台钻头）生产；

（3）试钻前先清洁好板面及铝片上粉层，异物，先试钻板边测试孔；

（4）切片确认控深钻深度，没问题后方正常生产。

2.1.3 实验结果：

因介电层只有0.175 mm（7 mil），要求深度大于0.10 mm（4 mil），控深钻机台能力有限，试钻切片深度不足及钻穿L2/L7层，验证失败。

2.2 方案二：酸性蚀刻代替背钻生产

2.2.1 制作流程

开料至压合→机械钻孔→电镀→树脂塞孔→外层线路→外检→防焊→后工序

2.2.2 流程说明

（1）确认树脂塞孔后孔口有无树脂残留；

（2）加大外层线路工作稿补偿，在原有的补偿上再根据蚀刻的深度增加相对应的补偿；

（3）在板边增加切片模块，确认蚀刻深度；

（4）根据补偿，降低线速增加喷压，在原有的铜厚蚀刻速度下从（4.5±0.2）m/min降低至（2.9±0.2）m/min；蚀刻压力由原有的上喷：0.20～0.24 Mpa（2.2±0.2 kg/cm2）；下喷：0.19～0.23 Mpa（2.1±0.2 kg/cm2）调整为0.25～0.29 Mpa（2.7±0.2 kg/cm2）下喷：0.26～0.30 Mpa（2.8±0.2 kg/cm2），控深蚀刻面朝下生产；

（5）外层线路品质首件没问题后，再切片确认蚀刻深度，待切片没问题后正常生产；

（6）绝缘位塞孔，丝印前使用防焊油墨将蚀刻掉的孔壁位置塞满，再正常生产防焊，防焊后切片如图2所示。

图2 防焊后绝缘位切片图

2.2.3 实验结果

酸性控深蚀刻后线宽满足要求，因0.127 mm/0.127 mm（5/5 mil）线路补偿空间有限，无补偿位置，蚀刻深度不能满足要求，数据如表2所示，验证失败；控深蚀刻切片图如图3所示。

2.3 方案三：碱性蚀刻代替背钻生产蚀刻

2.3.1 制作流程

开料至压合→机械钻孔→电镀→外层图形（控深蚀刻图形）→图电（镀锡）→蚀刻（控深蚀刻）→树脂塞孔→外层线路→外层AOI→防焊→后工序

表2 蚀刻后线宽和深度

图3 蚀刻后切片图

2.3.2 流程说明

（1）设计孔环覆盖背钻孔孔口，有利于镀锡的灌孔能力，孔口干膜的宽度根据LDI的对位能力进行补偿，孔环内环沿孔壁内径补偿0.05 mm+孔铜厚度，孔环外环距铜0.05 mm以上即可，设计图4所示；

图4 控深蚀刻图形设计图

（2）在板边增加切片模块，用于确认蚀刻深度；

（3）使用正常图电干膜生产，单面压膜曝光生产，只生产背钻面，节省干膜的用量，杜绝了非背钻面显影不洁导致的品质异常；

（4）使用LDI曝光机生产，PE值设定为±50 μm，避免因曝偏导致的蚀刻深度不一致；

（5）曝光显影后全检板面有无曝偏，显影不洁，如图5所示；

图5 显影后控深蚀刻图形

（6）使用龙门线生产，只镀锡，镀锡前需过微蚀槽，避免因铜面异物导致的镀锡不良；

（7）使用碱蚀线生产，将去膜线线速由3.6 m/min降至3.0 m/min，确保去膜后无去膜不净品质异常（控深蚀刻无法修补）；

（8）使用真空蚀刻线生产，使用最大压力生产，压力设定为0.35 Mpa（3.5 kg/cm²）以内，1 m/min的蚀刻速度生产，待首件切片结果OK后再使用正常生产；

（9）再正常树脂塞孔，正常外层线路。

2.3.3 实验结果

碱性控深蚀刻后蚀刻深度均能满足要求，且深度可到0.15 mm；测量数据如表3。控深蚀刻外观图及树脂塞孔后切片如图6、图7所示。

表3 蚀刻后蚀刻深度测量数据

图6 蚀刻后外观图

图7 树塞后切片图

3 结论

浅绝缘层板碱性控深蚀刻可满足公差较严格产品，且能满足其生产品质需求；背钻工艺可满足简单的浅层绝缘板工艺，但深度公差较严格的产品，深度公差不能保证其要求；酸性控深蚀刻工艺流程最简单，但只能满足其线路等级较低的产品，线路等级较高的产品，线路补偿有限，其蚀刻的深度无法满足其产品要求，高精度浅层绝缘产品建议采用碱性控深蚀刻的方式生产，可有效避免常规的背钻钻偏，断刀，深度不一致等问题。其他难点在于控深蚀刻图形的设计、镀锡及碱性蚀刻的管控。