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

    1.前言

    中低階HDI PCB產(chǎn)品（1N1/2N2/3N3）內(nèi)層埋孔（Buried hole）是常態(tài)性的設(shè)計應(yīng)用，內(nèi)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(yè)界大多數(shù)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(yè)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(chǎn)工藝技術(shù)，有效降低HDI工序成本。

    2.HDI產(chǎn)品各種內(nèi)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(jī)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(yè)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(xué)PHP-900系列樹脂油墨塞孔技術(shù)為其代表，推廣到整個HDI領(lǐng)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(jī)或滾涂機(jī)樹脂填膠之后，再用機(jī)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(xù)，因為重刷磨制程使量產(chǎn)批量板，尺寸R值分布加大問題，以及若不慎發(fā)生刷材掉砂的異常時，會嚴(yán)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(jī)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(yè)界有少許HDI企業(yè)采用。制作完內(nèi)埋孔層線路，棕/黑化完成后進(jìn)行塞孔流程，再用覆蓋膜設(shè)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(huán)境臟污沾染于樹脂上，爆板的質(zhì)量問題有不良影響，牽涉到總體環(huán)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(guī)劃，造成連續(xù)3個月的批量性爆板客訴問題，人員及環(huán)境的管理，是PCB企業(yè)不容易克服的議題，華通計算機(jī)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(xù)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(jī)械鉆孔→沉銅、板電→線路影像→壓合→后工序

    內(nèi)埋孔芯層厚度0.6 mm以下中、薄板領(lǐng)域業(yè)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(jié)構(gòu)HDI內(nèi)埋層厚度居于0.6 mm~ 1.0 mm卻是占比例最大的產(chǎn)品，許多廠家測試一直無法能整個量產(chǎn)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(zhì)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(kuò)大使用。所列表格是采用0.2 mm孔徑內(nèi)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(shè)HDI產(chǎn)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(zhuǎn)速機(jī)械鉆孔機(jī)或冷熱壓機(jī)，都可以在很短的時間內(nèi)有回收投資。

    壓合PP填膠有高耐熱性的優(yōu)點，板材Z軸膨脹系數(shù)3.5%（50 ℃ ~ 260 ℃），而銅的膨漲系數(shù)17×10-6/℃，樹脂油墨143×10-6/℃（≥Tg）。樹脂塞孔流程PCB層構(gòu)含三種材料，整個客戶SMT組裝過程中，XYZ熱膨脹系數(shù)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(zhì)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(chǎn)由樹脂塞孔改壓合填膠實際出貨爆板DPPM統(tǒng)計經(jīng)驗。初始樹脂塞孔工序因為有許多機(jī)率性的塞孔微瑕疵，壓合前沒有增加脫機(jī)烘烤，容易藏匿水氣壓入板材內(nèi)造成948D×10-6的爆板問題；經(jīng)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(nèi)降到0.0032%。

圖2壓合PP填膠爆板

    （未完待續(xù)）

    敬請關(guān)注：HDI埋孔（0.6 mm ~ 1.0 mm厚度）采用半固化片填充的關(guān)鍵因素淺析（下）

    3.HDI內(nèi)埋芯層板厚0.6 mm ~ 1.0 mm壓合PP直接填膠工序的關(guān)鍵條件

    4.質(zhì)量問題及其改進(jìn)方法

    5.技術(shù)的推廣與結(jié)論