特种印制板制作技术讲解

1、Page 1/9,主题：特种印制板技术交流,主 持 人： 研发组 黄江波,日 期：2014 年02月20日,Page 2/9,9.印制板上GBA点抬高产品的技术背景 10.印制板上BGA点抬高的技术路线 11.BGA点抬高的制作技术 12.BGA抬高过程的关键控制要求 13.交流及讨论,5.电感元件应用概括 6.内埋电感元件的机理 7.内埋电感元件的制作工艺 8.内埋电感元件品质问题及控制方法,BGA点抬高技术,内埋电感技术,目 录,1.刚挠结合产品应用领域 2.刚挠结合板类型概括 3.顶底层刚挠结合板技术路线 4.顶底层刚挠结合板工艺流程 4.顶底层刚挠结合板关键技术,顶底层刚挠结合技术,P

2、age 3/9,1.刚挠结合产品应用领域,CD机、可视电话、传真机、PC,卫星零件、航空航天,照相机、摄像机,Page 4/9,2.刚挠结合板类型概括,在刚挠结合板的设计带来巨大方便的同时，也带来了与常规板制作工艺 过程更巨大的挑战，刚挠结合板在叠层设计中通用有三种结构，如下：,对于图1、图2两种结构，挠性板均为于内部的常规结构，单对于图3类 的挠性板层位于外层，外层线路和通孔内铜的实现就成为了产品良率 的瓶颈。因为在制作过程，连接区域的粘接层必须开槽掏空处理，才能保 证刚性与挠性板的分离。在压合后因为粘接层被掏空，连接区域的软板层 非常容易凹陷，导致后需的线路制作品质无法保证。,Page 5

3、/9,3.顶底层刚挠结合板的技术路线,影响软板层凹陷的关键问题为粘接材料开槽，如下图；导致连接区域 压合后凹陷，线路制作时压膜不实，采用正片图电铜锡工艺时易产生短路 的现象，当外层采用一次加厚镀层的直蚀工艺时易产生断路的现象。,采用填充材料填充到粘接片开槽区域，填充材料可以使用FR-4基板，填充 板的尺寸根据粘接层开槽大小进行切割。压合前填充到粘接层内，使压合 后的板件连接区域平整，不影响后制程的加工。如下图；,Page 6/9,3.顶底层刚挠结合板的工艺流程,Page 7/9,4.顶底层刚挠结合板的关键技术,4.1 垫片材料的选择及设计 材料可选择我司常备的，关键的控制点如下; 依据粘接材料

4、的厚度，选择FR-4材料的厚度，如下图;,粘接材料的厚度 根据粘接层厚度的要求，以及残铜率的比例，选择厚度匹配的FR-4.,Page 8/9,4.顶底层刚挠结合板的关键技术,4.2 垫片填充的方法 在粘接片开窗区域，使用填充材料填实。如下图：,Page 9/9,4.顶底层刚挠结合板的关键技术,4.3 垫片材料的去除 在粘接片开窗区域，使用填充材料填实。如下图：,Page 10/9,5.内埋电感元件技术背景,传统的电感器件，一般为两种，POL模块与隔离模块，这两种模块共同特点就是磁芯暴露在外面，占据了大量的模块面积，所以业内较多电子开发商，都试图缩小电感器件的体积，实现模块小型化的目的，但其效果

5、还是不理想。由于电感器件的缩小有局限性，而且大部分电感器件都需要手工去贴装，成了影响封装效率的关键因数，为了寻求良好的解决方案，有部分电子研究机构提出将电感的磁芯部分埋入PCB的内部，同时设计金属孔、布线环绕磁芯形成内埋的电感器件，这样电感器件可以完全不占用表面空间，使得整个模块的体积得以缩小，同时所节约的空间可以布局其它线路、元件等，从而也解决了手工贴装电感的繁琐，封装效率大幅度提升。,Page 11/9,6.内埋电感元件的机理,实现内埋式电感器件，必须满足电感的物理条件，需要磁芯、环绕的线圈，才能在直流、交流电中利用导电线圈储存交流磁场能量，完成相应的电路功能。所以内埋的电感器件需要两个重

6、要元件磁芯与线圈，磁芯可以在市面上采集，且种类繁多购途径非常方便，选择特性与电感应用途径匹配的材料即可。而环绕的线圈，则需要在PCB埋圆环磁芯处圆环内外围布置金属孔与线路连接来导通，以内径的钻孔点向外径钻孔点旋转的方式连接，并设计电路回路端口。替代传统的环绕线圈。布局金属孔与线路还需要精确计算叠层厚度、磁芯内埋深度、圆环磁芯内径外径大小而布置，其设计原理如下图所示；,Page 12/9,7.内埋电感元件的制作工艺,PCB基板开出与磁芯尺寸大小相同的槽,把磁芯镶入PCB基板槽内，使用环氧粘接材料及上盖基板粘合,在内埋磁芯周围钻孔并金属化孔,在金属孔上制作线路环绕磁芯,子板：开料（L1/2层、L3

7、/4层）单面蚀刻控深铣镶嵌磁芯压合钻孔沉铜加厚图形制作负片蚀刻内 层检验转母卡 母板：棕化压合钻孔沉铜加厚图形制作镀铜锡去膜蚀刻外层检验丝印阻焊后固化丝印字符 表面处理测试成型终测包装,Page 13/9,8.内埋电感元件关键技术要点,8.1圆环槽尺寸精度的控制 环形槽孔则因为铣槽的时候中间的树脂都保留着，所以在层压过程中不存在填胶的问题，但是环形槽在铣的过程中多了内径的控制要求，为了将磁芯放入铣出的槽孔，则铣出的内径需要比磁芯内径最小尺寸还小，比磁芯外径最大尺寸要大，同时考虑到机器的精度问题以及填胶的问题，所以铣槽孔的内径需要比磁芯外径规格下限小0.075mm，槽孔外径需要比磁芯外径规格上限

8、大0.075mm,如果槽孔内径太小，外径太大则在层压过程中需要更多树脂来填充，很容易导致粘接层胶，为了改善流胶情况，槽孔内径、外径都需要严格控制，粘接材料选着含胶量较高的类型。,Page 14/9,8.内埋电感元件关键技术要点,8.2 磁芯处填胶饱满的控制 为了满足层压过程中磁芯位置填胶效果更佳，所以通过减少牛皮纸的张数提高升温速率来保树脂的流动，考虑到压合过程中需要PP与磁芯直接接触，推后高压时间，在树脂达到充分流动的时候，再上高压，使磁芯缝隙树脂填充更饱满。,Page 15/9,8.内埋电感元件关键技术要点,8.3 钻孔精度的控制,Page 16/9,9.印制板上BGA点抬高产品的技术背景

9、,传统工艺制作的PCB产品，对于线路上的焊点和大铜面上的焊点，需要焊接的区域不可避免的会低于阻焊层覆盖区域，由于电子元件在设计时，接触位本身就设计成台阶的几何图形，从而可以抵消厚度差带来的不良影响，但对于一些直接使用PCB板BGA点做测试接触面的产品，测试板上的焊点位置铜层厚度需要高于整板阻焊层厚度，形成凸出阻焊层的BGA铜柱点，才能使BGA铜柱点与被测试产品较好的相互连接。,Page 17/9,10.印制板上BGA点抬高的技术路线,采用常规的工艺流程无法实现抬高BGA点的制作要求，因为图电加厚铜的过程中，除干膜覆盖的区域，裸漏出的区域都处于同步加厚状态。为了攻克这一技术难点，采用一种新的制作

10、方案，在PCB板完成线路制作后，进行第二次沉铜加厚，这样就形成了新的导电层，然后利用液态光阻油墨丝印于BGA区域，BGA点开窗，使油墨填充满BGA点周围基材区域，再次整板压附干膜， BGA点开窗，进行加厚BGA点。完成BGA点加厚后不需要镀锡，退去抗镀层后，进行二次蚀刻去除导电层，使BGA点抬高的技术得以实现。,Page 18/9,11.BGA点抬高的制作工艺,制作流程：开料钻孔沉铜加厚图形制作镀铜锡去膜蚀刻沉铜加厚2 丝印阻焊图形制作2镀铜去膜蚀刻2丝印阻焊2后固化表面 处理丝印字符铣外形测试检测。,线路后,沉铜加厚形成导电层,阻焊填充凹陷处,再次干膜贴覆,再次电镀铜,退去抗镀层,蚀刻导电层

11、,完成BGA点抬高,Page 19/9,12.BGA抬高过程的关键控制要点,孔铜的特别控制 为了保证成品孔铜厚度满足要求20um,在图形电镀时孔铜按28um控制，面铜也需要在要求值上增加8um,因为在后流程的(二次蚀刻)中，面铜、孔铜会同步消耗4-6um，来完成二次线路的制作。所以图电的孔铜必须28um ，才能保证成品后的孔铜20um。,图电后孔铜切片,Page 20/9,12.BGA抬高过程的关键控制要点,二次沉铜板电的控制 图形电镀满足孔铜、表铜后退膜蚀刻线路，然后进行二次沉铜，二次沉铜需要跳过除胶渣流程从除油开始，避免基材经过除胶后玻纤布显露。板电加厚面铜的过程需要控制电流大小，面铜控制

12、在2-4um,可以根据以下公式计算电流大小： 得出：电流I=面铜/（时间/42）*（长*宽/144）*2,由： 镀铜厚度=密度*时间/42 电流I=密度*（长*宽/144）*2,Page 21/9,12.BGA抬高过程的关键控制要点,油墨加干膜工艺保证BGA点加厚的可行性 一次线路后BGA点与基材的高度差已经达到40um以上，对于这样的高度差，单独使用干膜做抗镀层，要达到良好的密接性非常不容易，压膜不紧容易干膜起伏，在加厚BGA焊点时，会出现渗镀的问题。如下图；,单独使用干膜做抗镀层BGA点出现渗镀现象 为了避免干膜起伏，出现渗镀的问题，在使用干膜做抗镀层前，先使用油墨填充基材区域，因为油墨在

13、填充性方面远远胜于干膜。在BGA区域先使用油墨丝印一遍，减少基材区域用与BGA点的高度差，再压干膜。油墨及干膜菲林BGA点整体预大2mil开窗。解决了压膜不实的问题。不需要抬高BGA点的一面，整板覆盖干膜。,Page 22/9,12.BGA抬高过程的关键控制要点,对位精度的控制 因为需要再次加厚BGA点铜厚，所以印湿膜菲林、二次干膜菲林对位精度至关重要，需要保证对位进度控制在2mil以内，板件BGA点到线间距2.5mil，如果控制不佳，BGA点便会与线短路，如下图；,偏位图片 二次干膜偏位 图电加厚BGA点及二次蚀刻线路 根据BGA点的受镀面积及需要加厚要求，设定合适的电镀参数，使电镀后BGA点厚度高