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技术资料

HDI PCB小孔加工品质探讨

对于小孔加工而言,他已是高密度HDI PCB制作的生命体,如果没有良好的小孔加工品质,根本谈不上高密度电路板这件事。因此探讨这样的技术,当然必须针对小孔的加工品质作一个概略性的探讨。

一般而言,成孔制程品质的好坏有一些基本指标,孔内清洁、孔型顺畅、无孔偏、孔正圆、孔内及内层无受损等等。我们可以逐一观察其内涵为何?

在孔内清洁的部分,对于小孔可分为通孔及盲孔两部分来探讨。以通孔而言,当孔径小于150um以下时如果用的是机械钻孔,很容易产生排屑不良孔塞的现象。这样的现象如果在进行除胶渣的程序时,有可能因为药液不能流通而造成孔内清洁度的品质问题。小孔导通不良或分离,是这类现象的典型缺点。

盲孔的部分就更麻烦了,由于孔接触面积很小,因此对于介面间的导通状况更加敏感。一般最容易发生的是雷射加工漏打,或者是能量变异造成的底面积不足或残胶,当然也有可能是因为除胶渣不良所造成的导通不良缺点。图5.16所示,就是典型加工不良造成的盲孔清洁不足缺点。

 HDI PCB小孔加工品质探讨

孔型的问题,这又是另外一个头痛的课题。对通孔而言,孔壁的品质直接影响后续的电镀制程,尤其是孔壁的粗糙度以及几维突出的问题。图5.17就是典型的孔壁粗糙,所造成通孔品质问题范例。

 HDI PCB小孔加工品质探讨

至于盲孔比较怕的是内部的葫芦孔产生,因为葫芦孔代表的是雷射加工能量配置不当,因而会造成后续的电镀不良问题。一般而言,传统的通孔都是变双边贯通的,但是盲孔却因为单边开口而会有药液置换困难的问题。一般生产厂会采用不同的工具进行制程中的品质监测,借以保持应用的孔品质水准,图5.18所示为典型的盲孔品质监测范例。

 HDI PCB小孔加工品质探讨

一般生产流程中会利用显微设备进行孔形的状态观察与管制,同时会对盲孔底部的残留树脂状态进行监控以防止雷射加工的异常。另外在整体盲孔形状的控制方面则会用所谓的轮廓仪进行孔形的非破坏性检查。图中的左边所呈现的是盲孔真圆度的监控照片,中间的是盲孔底部的观察状况,图右边所呈现的是轮廓仪的监控结果。但比较可惜的是,这三种方式都没有办法观察出盲孔顶部的孔缘长角问题,这方面的工作必须要用3D显微镜较为有效。

至于对电镀的影响,在电镀的部分再作细部讨论。由于孔型的不良,金属化的程序碰到了困难,极容易发生金属处理不良或应力集中所造成的信赖度问题。图5.19所示,为雷射加工能量配置不当所产生的孔缘长角问题。

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孔偏的部分在通孔是属于一般性的常识,并不准备在此多作讨论。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孔偏容易发生。其中孔偏的部分又分为底部加工孔偏与顶部加工孔偏两类,基本上这都与基板的尺寸涨缩以及对位所采用的基准系统有关。

图5.20所示,为典型的加工偏移范例。一般而言,通孔制程是以整片基板的各层对位整体配合度为考量,但是盲孔的部分只要是相领的两层线路之间能够进入对位的范围,基本上就没有问题了。

至于其他的缺点,多数都与雷射加工能量及加工范围有直接的关系。例如:加工的真圆度,常受到设定加工扫描范围大小的影响。单次加工扫描范围越大其边缘的孔型偏椭圆的情况就越严重,这个部分虽然不一定会产生孔内品质的问题,但是对于高密度电路板(HDI PCB)产品的对位度而言就是一个大问题了。

孔内无受损的部分,对通孔而言也是一种一般性的需求,但是对于盲孔而言又会产生不一样的意义。因为雷射加工或感光成孔时,盲孔的底部会受到雷射散溢出来的能量或反弹的能量所攻击,或者因为曝光、显影的程序而产生盲孔底部的品质问题。

如果雷射加工能量过高,以致介电质材料产生侧面剥离的现象,则后续的湿制程处理就会有渗镀的问题,会影响最终产品的信赖度。盲孔底部的衔接层,如果用过高的能量来加工,同样也可能会因为能量转移而打伤底部基材,造成板内空洞信赖度不良的问题,这些都是加工时应该注意的事情。