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常见问题

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PCB线路板的内层塞孔制程
2022-02-24
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HDI高密度连接技术的时代,线宽与线距等将无可避免往愈小愈密的趋势发展,也因而衍生出不同以往型态的PCB结构出现,如焊盘上的通孔、叠层孔等等,在此前提下内层埋孔通常被要求完全填满并研磨平整以增加外层的布线面积,市场的需求不仅考验PCB制作商的制程能力同时也迫使原物料供货商必须开发出更Hi-Tg、Low CTE、低吸水率、无溶剂、低收缩率、容易研磨等等特性的塞孔油墨以满足业界的需求。塞孔段的主要流程为钻孔、电镀、孔壁粗化(塞孔前处理)、塞孔、烘烤、研磨等。

塞孔一词对印刷电路板行业而言并非是新名词,早期在外层线路的蚀刻制程时为避免干膜盖孔在PTH 孔环边过小,无法完全盖孔造成孔壁电镀层遭蚀刻而成Open 的不良出现,当时曾采用塞孔法填入暂时性油墨以保护孔壁,后因锡盖孔制程在市场上成为主流此工法才逐渐被淘汰;即便如此PCB多层板也被要求防焊绿油塞孔。

除布线面积为主要的考虑外尚有介质层均一厚度的要求,内层塞孔目的为:
1. 避免外层线路讯号的受损。
2. 做为上层迭孔结构的基地。
3. 符合客户特性阻抗的要求。

内层塞孔方式与能力
常见的内层塞孔方式有增层压合填孔(可分为RCC 及HR 高含胶量PP 等)与树脂塞孔、油墨塞孔等,一般而言内层若为小孔径,低纵横比及孔数少,埋孔可使用增层压合自然填充方式塞孔;而大孔径、高纵横比与孔数多的埋孔则将因RCC 的含胶量不足以填充较大与较深孔径的埋孔,因此不适合以此种方式塞孔。
含胶量如果无法完全填充埋孔将造成塞孔气泡、凹陷与介质厚度不足等等问题的出现,此亦将影响产品整体的可靠度。RCC所含的树脂也同时拥有相对较高的热膨胀系数CTE,这是典型RCC所内含树脂的特性,过高的CTE 将促使填充材料在受热 (如冷热冲击、热应力等信赖性测试) 的过程中发生龟裂或分层的情形;两种材料之间存在差异甚大的CTE 与内含塞孔气泡均为导致上述不良的主要原因。

网印塞孔的优点有:
1. 印刷机台用途广泛,可应用于防焊及文字印刷等等制程。
2. 为普遍的塞孔方式,流程安排也相对较为容易。
3. 不需塞孔的孔径可在网板上设置挡点,避免沾墨。
4. 无须额外购置塞孔设备,适于业界现有制程。

网印塞孔在缺点有:
1. PCB线路板厂作业人员需累积相当之操作经验后方可熟练。
2. 作业参数繁琐、复杂。
3. 难以运用于不同塞孔孔径在同一内层之需求。
4. 每一内层塞孔板均需另外制作相对应的网板。
5. 生产效率较差。

滚轮刮印填孔主要的投资即为塞孔专用机,其工法与网印印刷塞孔有所不同,其作业方式是以滚轮将油墨填印入塞孔来进行作业;操作时由内层板进入两滚轮之间,在行进过程中塞孔板与位于塞孔板上下方之滚轮产生相互压迫、推挤效应而迫使下方的含墨滚轮将油墨填印入塞孔孔径,下方滚轮有部分含浸在储墨槽内,运作过程可不断的补充所需的塞孔油墨,最后当塞孔板持续前进时会经过已预先设置的刮刀,将多余突出的油墨刮平回收。

滚轮刮印填孔的优点有:
1. 可快速填印塞孔板。
2. 没有印刷网板的需求。
3. 较少的制程参数。
4. 容易的得到较为平整的研磨表面。

滚轮刮印填孔在缺点有:
1. 不需塞孔的孔径需另外将其覆盖。
2. 拥有较高的操作风险(如薄板卡板)
3. 作业一次所需的油墨量较大,油墨需有良好的操作周期。
4. 可供选择的油墨种类较少。

网印印刷塞孔与滚轮刮印填孔各有其优缺点与适用范围,如网印塞孔因生产效率较低适用于样品或批量数较少的塞孔板,就塞孔能力而言则适合板厚较薄的塞孔板,而滚轮刮印填孔因生产效率较高适用于批量数较大的塞孔板,就塞孔能力而言则适合板厚较厚的内层塞孔板
应用于内层塞孔的油墨无论是网印印刷塞孔或滚轮刮印填孔,基于上述各项考虑皆需具备下列特性:

1. 100%的固含量,不允许任何溶剂的存在并且需具备较低的CTE,以防止因受热的过程中发生龟裂或分层的不良情形。
2. 硬化后的油墨硬度至少需在6H铅笔硬度以上。
3. 塞孔研磨后需有平整的表面,不可存在任何凹陷。
4. 与镀铜孔壁之间需要有良好的附着力。
5. 硬化后的油墨金属化能力与附着力需相当良好。
6. Tg 点需大于140℃以上。
7. Tg 点CTE以下的必须低于50 PPM。
8. 容易研磨,研磨后不可留下孔口凹陷。

目前市面上的内层塞孔用的油墨,无论是何种硬化型态大都已改为不含溶剂性质的配方,溶剂在烘烤过程中将因受热而挥发,但若塞孔孔径为高纵横比时,溶剂也将相对较难完全排出而有部份残留于孔内,而残留之溶剂在再次的受热过程中仍会再度膨胀,此时即有可能在油墨内部形成裂纹的现象,特别是高温短时间的烘烤方式与高纵横比孔径的组合时,容易发生孔环处油墨已硬化而孔径内部油墨却仍未完全硬化的皮膜效应产生,因此更易使溶剂残留孔内造成塞孔不良;低温长时间的烘烤方式可避免上述情形的发生也有助于油墨中挥发成分的排出, 100%固含量及无溶剂成分的塞孔油墨,可将残留溶剂膨胀与硬化后油墨的收缩减至最低的程度。爱彼电路(iPcb®)是专业高精密PCB电路板研发生产厂家,可批量生产4-46层pcb板,电路板,线路板,高频板,高速板,HDI板,pcb线路板,高频高速板,双面,多层线路板,hdi电路板,混压电路板,高频电路板,软硬结合板等

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