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HDI线路板的制作方法与位置精度
2021-10-22
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一,HDI板的定义:

HDI(High Density Interconnection)中文意为高密度互连,通常以线路密集度高,且线路较普通PCB细为特点,而且存在微孔(俗称盲孔,孔径<125um)之多层高精密度印刷线路板。 HDI的叠构俗称线路板压合增层方式图,也称机构图。通常相同层数的线路板,而不同之叠构,所经过的工艺流程也会不一样。
通常业界把HDI经过镭射的次数称之为阶次,经过一次称为一阶,也称PULLS I,经过二次称为二阶,也称PULLS II.如此类推。


二,HDI板中的增层法:

所谓增层法(build-up printed circuit board)是利用重叠方式将一层一层的线路组合形成三度空间立体结构的HDI电路板。利用增层法所形成的电路板由于上下层线路之间导通的栓孔密度远高于传统印刷电路板,因此可以有效地提高电路板的线路密度。


实际上增层线路的概念并不是新的技术,早在1970年代开始发展半导体制程技术时,便已经开始利用增层法的概念在矽晶片上形成铝导线和聚亚橀胺绝缘层等的多层增层结构。
演变到现在,又将增层法的概念导入目前晶片封装技术所用的基板。大型电脑中所用晶片封装模组,自1970年代开始发展以来便一直使用在陶瓷基层上形成铜导线和聚亚醯胺绝缘层的增层电路板技术。在陶瓷基板上具有一层增层绝缘层,绝缘层上下方的线路可以经由栓孔导通并以覆晶方式将晶片封装到基板上。在晶片周围区域具有铜和聚亚醯胺的增层线路。热导模组是典型高密度增层HDI电路板的实例。


三,HDI板的位置配位精度:

制作细线路的HDI线路板除线路的尺寸精准之外,最大的线路制作技术议题就是位置配位精度的问题。因为高密度HDI线路板,必须配合高密度的元件组装,这些加密的动作都促使电路板各个相对几何图形对位难度提高。例如:当钻孔后所产生的位置,必须与线路的曝光搭配在一起,而止焊漆的影像却必须搭配线路的影像。这些搭配的动作,都是电路板制作中的位置精度问题,也是典型面对高密度HDI线路板制作的重要技术问题。


四,HDI板板材对精度的影响:

一般而言,制作电路板的基材本身就是一个位置精度的重要决定者。因为电路板材料,本身就是多种材料的混合体。尤其是主体的树脂材料,它会随着温度、烧烤时间、湿度等等的因素而变异。另外在加工的过程中,如果必须作延展式的机械加工,因此尺寸的变异就会更大。但是,位置搭配的问题在制作基板方面一直都存在,当导通孔制作出来后仍必须经过各式的湿制程处理,以达成孔的导能功能。而在线路蚀刻的程序中,又会将多数前制程中所累积的应力释放出来,如果采用特殊的制程而必须加入烧烤,那么整体的变异又会更多。


五,底片对精度的影响:

至于底片方面,不论使用何种材料与形式的底片,以目前多数电路板的制作方法仍然以使用平板接触式生产的方式来看,底片会是另一个不得不讨论的对位尺寸精度因素。多数的胶膜底片因为尺寸稳定性确实较差,在较高精度的基板产品几乎都无法使用。但是对于一些小量可以不在乎高效率的基板来说,也有部分制作者采用较小的基板发料尺寸来克服对位的问题。这对于多数的大量生产者而言,如何利用大尺寸的对位生产模式进行生产,依然是重要的细线基板制作技术议题。


六,工具及材料对精度的影响:

对于生产工具及材料的精度稳定度方面,控制材料取得的来源会是一个重要的控制事项。这包括了供应商的材料制作稳定度、品质控制能力、使用物料的类型、制作机械的等级、清法度、聚合稳定度等等,许多的因素都会影响工具与材料后续的尺寸变化。这其中尤其是基材的选用,必须特别注意纤维布的供应是否品质稳定、基材制造商的涂布及操作控制能力的稳定性、压合完成的基材板尺寸稳定性等。这些问题时常是在基板制造厂商之外就已经发生,一旦材料进入生产线则可以改善的空间就非常有限。


基本上对位本身简单的分析基实只有两个重要指材,其一是生产的工具以及产品尺寸的安定性必须要高,否则变异大就会使得差异性产生随机变化,根本没有尺寸搭配的可能性。其二是对位过程中的对准程序,一般而言后者所代表的是曝光机械的操控能力。
在机械对位的部分,由于主要的对位精度几乎完全来自于对位系统的控制能力,因此制作者必须对于使用的曝光系统对位能力作深入了解。目前一般用于构装载板的曝光系统,多数都采用四个对位靶的对位系统借以提高整体的配合度。

目前多数的自动曝光系统,都是利用固态摄影机来读取底片与基板的对位靶影像,再利用程式计算差值作为修正位置的依据。在机械设计方面采取一动一静的方式,可以是底片作动或是基板作动,只要作业精度及操控性好并没有实质的优劣差异问题。对位的精准度是可以设定的,一般都会依据设计线路时的允许公差当指标设定。目前多数的对位系统都采用规格设定模式制作,也就是说只要公差落在规格范围内就可以进行曝光。但是实际的理想诉求,应该是要达到最佳的对位程度,也就是对位偏差一致化,这方面需要机械制作商去努力了。

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