一种埋置元器件印制板的制作

赵丕然 赵 锋

（广州杰赛科技股份有限公司，广东 广州 510310）

0 前言

随着电子产品技术发展和多功能的需求，新技术不断出现，为提高产品组装密度，提高产品性能、减少产品体积、重量，各种“组合型”设计出现。本文介绍的是两种埋入器件PCB结构，其产品特点是在内层板上SMT贴装器件后，经过层压将器件埋入板内，器件周围用PP进行填充。此产品制作需重点注意几个关键点：（1）层压时不能压到器件，器件四周须由PP或芯板支撑；（2）器件须耐受层压长时间的高温；（3）器件埋于板内，需考虑填胶量，避免空洞；（4）器件埋入板内后的可靠性，器件的连接是SMT焊锡，因此，该类板不适合波峰焊安装（不适合做热冲击测试），该安装（测试）温度已导致焊锡熔化。

1 产品A 制作

1.1 产品A结构

八层板的第6层安装了元器件，层压后埋置于板内，见图1和图2。

1.2 工艺流程

L6-SS:开料→内光成像→冲孔→内层蚀刻检验→印阻焊→阻焊成像→阻焊后烤→沉镍金→SMT焊接→配套中心→棕化→

PP2（L5-L6）：开料→铣孔→辅料配套→

图1 A埋置元器件形成（左：示意图，右：实样图）

图2 A结构图

L4-L5：开料→内光成像→冲孔→内层蚀刻检验→钻孔→配套中心→棕化→

L4-SS：层压→树脂塞孔→……

其他层制作：……

1.3 关键过程跟进

1.3.1 棕化（L6器件焊接面）

埋入器件板的棕化选择在SMT焊接前或是SMT焊接后的考虑。棕化在SMT焊接前，棕化层会经过SMT焊接的回流焊，影响棕化层而降低PP与线路的结合力。棕化在SMT焊接后，板上有贴器件，需要治具过水平的棕化线，同时器件底部的药水难以清洗，容易导致离子污染度不达标。此批次样板器件小采用先SMT焊接，后棕化。

1.3.2 铣孔（L4-L5、半固化片）

对于此板，L4-L5层需铣孔（采用钻孔方式制作），L5-L6之间半固化片需铣孔。铣孔避开器件，铣孔尺寸设计考虑：器件尺寸公差，器件贴件位置公差，铣孔精度，涨缩匹配等。铣孔尺寸小，则不能避开器件；铣孔尺寸大，则需要填胶的空间大。实际该生产制作开窗加大0.3 mm（较器件尺寸）。器件处未填满胶封埋器件，由于加盖PE膜覆型（如图3），L4-SS制作流程中的“树脂塞孔”，即塞树脂填满凹槽。

2 产品B制作

2.1 产品B结构

六层板的第3、4层安装了元器件，层压后埋置于板内，见图4、图5。

2.2 工艺流程

L1-L2L3-L4：开料→内光成像→冲孔→内层蚀刻检验→配套中心→棕化→

L1-L4：层压→钻孔→去应力→沉铜→树脂塞孔→后烘→陶瓷磨板→减铜→陶瓷磨板（1）→工具配套→内光成像→冲孔→内层蚀刻检验→印阻焊→阻焊成像→阻焊后烘→外光成像（1）→沉镍金→减性蚀刻（1）→印字符→成品烘烤→测试→检验（1）→棕化→SMT焊接→配套中心

半固化片（CS-L1，L4-SS）、盖板1、盖板2:开料→铣孔→辅料配套

CS-空层1，空层2-SS:开料→工具配套→内光成像→冲孔→内层蚀刻检验→铣孔→配套中心→棕化→

CS-SS：层压→铣孔→去应力→树脂塞槽→钻孔→去应力（1）→沉铜→外光成像→镀铜锡→铣相交槽→碱性蚀刻（1）→碱性蚀刻→外层蚀刻检验→印阻焊→阻焊成像→阻焊后烘→沉镍金→印字符→阻抗测试→成品烘板→铣边→最终检验。

图3 元器件进入内层（A：示意图，B：实样图）

图4 B埋置元器件形成（A：示意图，B：实样图）

图5 B结构图

2.3 关键过程跟进

2.3.1 沉镍金（L1-L4器件焊接面）

L1-L4层，部分焊盘需沉镍金然后贴装器件；部分焊盘上需做导通孔导通CS-SS，这部分焊盘需棕化处理，通过外光成像制作后进行选择性沉镍金。

2.3.2 棕化（L1-L4器件焊接面）

L1-L4层的棕化，此次结构B的样品均采用先棕化后SMT焊接。从样品制作看，回流焊、热冲击测试后均无问题。

2.3.3 铣孔（半固化片盖板、CS-空层1、空层2-SS）

半固化片、盖板、CS-空层1、空层2-SS等层的铣空位置尺寸相同，主要考虑要避开器件，因此铣空位置尺寸以器件作为基准。

2.3.4 层压（CS-SS）

结构B产品的拼板特点是多盲槽，盲槽中不能放置垫片，需要覆型。覆型材料选择pacopads压板纸。覆型叠层见图6。

2.3.5 铣孔（CS-SS）

由于多盲槽结构，盲槽中填充树脂，拼板中结构不均一，容易产生应力，从而导致爆板裂纹。铣孔目的是降低应力积聚。减小爆板可能。

图6 使用pacopads覆型叠板

图7 拼板结构示意图

2.3.6 树脂塞槽（CS-SS）

（1）树脂塞槽主要考虑树脂的选择，树脂需具备适当的拉伸率，较好的润湿性和流平性，粘度适当。

前期制作采用山荣PHP900 IR-6P塞槽，无器件的盲槽填塞，没有问题。有器件的存在树脂裂纹，并破坏器件的焊接点；分析为盲槽尺寸大，PHP900 IR-6P树脂的脆硬及涨缩率与FR4板材的差异导致。

寻找其他树脂，一般具有耐回流焊，热冲击及一定的拉伸率。这类单组分树脂一般两种：一种流平性差（如汉高的EO1016），含填料，价格低；一种流平性好（如汉高的58680），不含填料，价格高。对于流平性差的，容易塞槽不平整及存在空洞凹坑。

另外试验用了一种双组分树脂（Jarlit-8500A/B胶），该树脂在固化过程中粘度非常低，润湿性好，表面张力小，因此要求板子放平，否则容易溢出。该树脂在固化过程中会收缩，固化温度越高，收缩越明显。该树脂封埋器件后耐回流焊，耐热冲击。总的来看，该树脂较适合这类埋器件产品，后续可做样品获得客户认可。

（2）树脂塞槽工艺方法根据选择树脂特性定。

树脂塞槽的工步为“灌胶（第1面）→后烤（第1面）→灌胶（第2面）→后烤（第2面）→陶瓷磨板→树脂塞槽检验”。

对于采用粘度较大的树脂灌胶（ 如EO1016），可采用真空加热点胶机（真空：避免气泡；加热：降低粘度，降低表面张力，增加润湿性，有利于灌胶流平，设备成本即较高，需大批量生产较为合适。对于采用粘度较小的树脂灌胶（如58680，Jarlit-8500A/B胶），采用点胶机定量点胶。

板子翘曲度低，烘烤时放置水平。

陶瓷磨板对树脂塞槽后进行表面清洁，陶瓷磨板不能将槽内凸起的树脂研磨掉，如果有凸起的树脂，需手工砂纸打磨。

树脂塞槽检验，检验封埋器件的树脂有无空洞、凸起、凹陷。凸起会导致板厚超标，一般不允许。凹陷，控制在一定范围可以接受，凹陷过大，会导致阻焊和字符的质量问题。

图8 铣相交槽制作金属化半孔 （A：示意图、B：实样图）

目前制作的都是样品，采用手工树脂塞槽，存在的困难是较难定量，生产速度较慢。

2.3.7 铣相交槽（CS-SS）

试验的这种埋器件板设计（结构B），均为金属化半孔设计。铣相交槽是制作金属化半孔。确保品质需注意控制铣刀的寿命，样品制作时铣刀处于较低的寿命。

3 结论

通过试验两种不同产品结构的埋器件工艺制作，并试验不同的器件填充材料，可以满足客户的设计需求，但是目前的工艺暂时只适用于样品打样，效率比较低，量产工艺水平有待优化提升。