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HDI线路板小孔工艺
2021-10-22
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对于小孔加工来说,它是高密度HDI线路板制作的生命体。如果没有好的小孔加工品质,就谈不上高密度电路板。因此,要探讨这样的技术,当然必须对小孔的加工品质作一个概略性的探讨。一般来说,孔成形工艺质量的好坏有一些基本指标,如孔内清洁、孔型顺畅、无孔偏差、孔洞圆度、孔洞及内层无损伤等。


对于孔内的清洁部分,小孔可分为通孔和盲孔两部分。通孔方面,当孔径小于150um以下时如果采用的是机械钻孔,很容易造成排屑不良塞孔的现象。这种现象可能会因为在去除胶渣的过程中药液不能流通而导致孔内的清洁度出现品质问题。小孔导通不良或分离是这类现象的典型缺点。

盲孔部分就更麻烦了,由于孔接触面积小,因此对于介面间的导通状况更为敏感。一般来说,最有可能发生的情况是镭射加工漏打,或是能量变异导致的底部面积不足或残胶。当然,也有可能是由于除胶渣不良所造成的导通不良。孔型问题是另一个令人头疼的问题。对于通孔来说,孔壁品质的好坏直接影响到后续的电镀工艺,尤其是孔壁的粗糙度和几维突出的问题。

至于盲孔较担心的是内部的葫芦孔产生,因为葫芦孔代表激光加工能量配置不当,会造成后续电镀不良的问题。一般来说,传统的通孔都是变双边贯通的,而盲孔由于是单边开口存在药液置换困难的问题。通常,制造商会在过程中使用不同的工具进行质量监控,以保持应用的孔质量水准。


在一般的生产过程中,使用显微设备来观察和管控孔形的状态,同时对盲孔底部残留树脂的状态进行监控,以防止激光加工异常。另外,在整体盲孔形状的控制上,则会使用所谓的轮廓仪对孔形状进行非破坏性检查。至于对电镀的影响,我们将在电镀部分详细讨论。由于孔型不良,金属化工艺遇到困难,极易出现金属加工不良或应力集中引起的可靠性问题。

孔偏的部分在通孔中是属于一般性的常识,不准备在这里讨论。但是盲孔的部分则因为高密度的诉求,加上多次的加成制程都会使得盲孔容易发生孔偏,孔偏部分又分为底部加工孔偏差和顶部加工孔偏差两种。基本上这与基板的尺寸胀缩以及对位所采用的基准系统有关。一般来说,通孔工艺是基于整个基板的各层对位的整体配合度为考量。但是盲孔的部分只要是相邻的两层线之间能够进入对位的范围,基本上就没有问题了。

至于其他缺点,大多与激光加工能量和加工范围有直接的关系。例如:加工的真圆度往往受加工扫描范围大小的影响。单次加工的扫描范围越大,边缘处的孔形状呈椭圆形越严重。虽然这部分不一定会造成孔内的质量问题,但对于高密度电路板HDI PCB)产品的对位度而言就是一个大问题。

孔内未损坏的部分也是通孔的一般要求,但对于盲孔而言又会产生不一样的意义。因为激光加工或感光成孔时,盲孔的底部会受到来自激光散溢出来的能量或反弹的能量所攻击。或者因曝光显影的程序而产生盲孔底部的品质问题。

如果激光加工能量过高,使介质材料产生侧面剥离的现象,后续的湿法加工处理就会出现渗镀问题,影响最终产品的可靠性。如果盲孔底部的衔接层用过高的能量加工,同样也可能会因能量转移而损坏底部基板,造成板内空洞可靠性差的问题。这些都是加工过程中需要注意的。

孔的形成一直是高密度电路板的重要问题。无论制造技术如何变化,以微孔导通进行不同金属层的导通将是一个持续讨论的话题。即使对于未来的光波导技术,微孔形成技术仍将是一项重要的指标技术,必须予以重视。

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