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HDI埋孔（0.6mm~1.0mm厚度）采用半固化片填充的關鍵因素（上）

文章來源：PCB time作者：龔愛清查看手機網址

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人氣：7555發布日期：2016-11-26 09:37【大中小】

HDI埋孔用樹脂塞孔流程長成本高，文章通過優化生產流程、縮短生產周期、并降低制作成本的角度出發，對HDI板埋孔(0.6mm~1.0mm厚度)采用半固化片填充的工藝技術及實務經驗提出一些見解。

1.前言

中低階HDI PCB產品（1N1/2N2/3N3）內層埋孔（Buried hole）是常態性的設計應用，內埋孔的塞孔工藝常見的有壓合半固化片直接半固化片填膠、電鍍后樹脂塞孔、線路后壓合前樹脂塞孔三種。目前壓合半固化片填膠方式，業界大多數于芯板厚度較薄的，板厚僅敢控制于0.6 mm（24 mil）已下，高厚比例的訂單讓給樹脂塞孔，高成本的制程很難免除。本文是要提供 PCB業界一個可以提高HDI板芯層到1.0 mm（40 mil）以下，直接壓合半固化片填膠，且可確保高良率高可靠度的量產工藝技術，有效降低HDI工序成本。

2.HDI產品各種內埋孔填膠不同工藝流程的分析與比較

2.1電鍍后樹脂塞孔工藝，流程如下

前工序→芯層機械鉆孔→沉銅、板電→樹脂塞孔→砂帶磨板→線路影像→壓合→后工序

樹脂塞孔是業界比較熟悉工藝流程，以白榕生老師所介紹的日本野田采山榮化學PHP-900系列樹脂油墨塞孔技術為其代表，推廣到整個HDI領域；雖近年來各廠家許多新樹脂油墨的推出降低了塞孔油墨成本，但采用印刷機或滾涂機樹脂填膠之后，再用機械重刷磨除表面溢膠的工序，仍讓總體樹脂塞孔的工序成本偏高；后續，因為重刷磨制程使量產批量板，尺寸R值分布加大問題，以及若不慎發生刷材掉砂的異常時，會嚴重影響線路良率也是缺點之一。

2.2形成線路后樹脂塞孔工藝，流程如下

前工序→芯層機械鉆孔→沉銅、板電→線路形成→棕、黑化→樹脂塞孔→表面余膠黏除→壓合→后工序

此為線路前樹脂塞孔的變形工藝，可以減少重刷磨的成本，業界有少許HDI企業采用。制作完內埋孔層線路，棕/黑化完成后進行塞孔流程，再用覆蓋膜設備滾送黏除表面塞孔處凸出過量的樹脂油墨，之后直接壓合制程。此工藝雖可避開刷磨的流程成本，同時降低打磨造成線路開路的報廢率，但此流程對于棕/黑化絨毛地刮傷及壓合前環境臟污沾染于樹脂上，爆板的質量問題有不良影響，牽涉到總體環境清潔管理「人」的問題，無錫T廠就曾因為壓合車間的重新規劃，造成連續3個月的批量性爆板客訴問題，人員及環境的管理，是PCB企業不容易克服的議題，華通計算機于2010年開始已改回電鍍后樹脂塞孔工藝取代此工藝，金像電子及健鼎電子目前則持續有采用此流程。

2.3壓合PP直接填膠，流程如下

前工序→核心層機械鉆孔→沉銅、板電→線路影像→壓合→后工序

內埋孔芯層厚度0.6 mm以下中、薄板領域業界HDI廠多已成熟的直接采用壓合填膠，因為此工藝流程最短、成本最低。然而X-N-X結構HDI內埋層厚度居于0.6 mm~ 1.0 mm卻是占比例最大的產品，許多廠家測試一直無法能整個量產百分百有效的克服壓合后凹陷程度，使能突破干膜的貼合能力質量正常的門坎，加上PN材料的變遷，使得此低成本流程無法擴大使用。所列表格是采用0.2 mm孔徑內埋孔，由壓合半固化片填膠替代樹脂塞孔的成本比較。每平方米都可以至少降低流程成本64.59元~75.35元，假設HDI產能為2.8萬m2尺/月，可以有每個月降低超過成本150萬人民幣的重大效益。因此，即便是購買高轉速機械鉆孔機或冷熱壓機，都可以在很短的時間內有回收投資。

壓合PP填膠有高耐熱性的優點，板材Z軸膨脹系數3.5%（50 ℃ ~ 260 ℃），而銅的膨漲系數17×10-6/℃，樹脂油墨143×10-6/℃（≥Tg）。樹脂塞孔流程PCB層構含三種材料，整個客戶SMT組裝過程中，XYZ熱膨脹系數變異多。直接壓合PP填膠，除了減少了塞孔油墨樹脂的變因，且PP膠于埋孔處和層間PP層同質膠連，就如同建筑過程樓層與柱子中整體灌澆混凝土水泥的狀況，可以有效增加材料的強固性；圖2是Y公司量產由樹脂塞孔改壓合填膠實際出貨爆板DPPM統計經驗。初始樹脂塞孔工序因為有許多機率性的塞孔微瑕疵，壓合前沒有增加脫機烘烤，容易藏匿水氣壓入板材內造成948D×10-6的爆板問題；經工序改善壓合前增加立式烤箱烘烤，雖有效改善使缺陷降到0.018%，但更有效的是采用直接壓合PP填膠的工藝，一個季度內降到0.0032%。