PCB樹脂塞孔工藝

1、PCB樹脂塞孔工藝制作方法1、前言:樹脂塞孔的工藝流程近年來在PCB產(chǎn)業(yè)里而的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在一些層數(shù) 高，板子厚度較大的產(chǎn)品上而更是備受青睞。人們希望使用樹脂塞孔來解決一系列使 用綠油塞孔或者壓合填樹脂所不能解決的問題。然而，因為這種工藝所使用的樹脂本 身的特性的緣故，在制作上需要克服許多的困難，方能取得良好的樹脂塞孔產(chǎn)品的品 質(zhì)。2、樹脂塞孔的由來：2. 1電子芯片的發(fā)展隨著電子產(chǎn)品技術(shù)的不斷更新，電子芯片的結(jié)構(gòu)和安裝方式也在不斷的改 善和變革。其發(fā)展基本上是從具有插件腳的零部件發(fā)展到了采用球型矩陣 排布焊點的高度密集集成電路模塊。從下圖可以看到零部件的發(fā)展歷程：;：u： IS*!

2、1!111*1iiiiifflli * *， 2. 2兩個人的相遇成就了樹脂塞孔技術(shù)：在PCB產(chǎn)業(yè)里邊，許多的工藝方法都已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)被廣泛的應(yīng)用，人們對 于某一些工藝方法的由來基本上都已經(jīng)不太關(guān)心。其實早在球型矩陣排列 的電子芯片剛上市的時候，人們一直在為這種小型的芯片貼裝元器件出謀 劃策，期望能從構(gòu)造上縮小其成品的尺寸。20世紀(jì)90年代，日本某公司開發(fā)了一種樹脂，直接將孔塞住，然后在表 面鍍銅，主要是為了解決綠油塞孔容易出現(xiàn)的空內(nèi)吹氣的問題。因特爾將 此種工藝應(yīng)用到因特爾的電子產(chǎn)品中，誕生了所謂的P0FV （部分廠也叫Viaon pad）工藝。3. 樹脂塞孔的應(yīng)用：當(dāng)前，樹脂塞孔的工藝主要應(yīng)

3、用于下列的兒種產(chǎn)品中:3. 1 POFV技術(shù)的樹脂塞孔。3. 1.1技術(shù)原理A.利用樹脂將導(dǎo)通孔塞住，然后在孔表面進(jìn)行鍍銅。B. 切片實例8GA樹脂 塞孔位焊盤3. 1.2 POFV技術(shù)的優(yōu)點縮小孔與孔間距，減小板的面積，解決導(dǎo)線與布線的問題，提高布線密度。3. 2內(nèi)層HDI樹脂塞孔3. 2. 1技術(shù)原理使用樹脂將內(nèi)層HDI的埋孔塞住，然后在進(jìn)行壓合。這種工藝平衡了壓合 的介質(zhì)層厚度控制與內(nèi)層HDI埋孔填膠設(shè)計之間的矛盾。如果內(nèi)層HDI埋孔沒有被樹脂填滿，在過熱沖擊時板子會出現(xiàn)爆板的問題 而直接報廢；如果不采用樹脂塞孔，則需要多張PP進(jìn)行壓合以滿足填膠的需求，可是 如此一來，層與層之間的介質(zhì)層

4、卑度會因為PP片的增加而導(dǎo)致厚度偏厚。3. 2. 2例圖內(nèi)屋HDI樹脂填 克3. 2. 3內(nèi)層HDI樹脂塞孔的應(yīng)用內(nèi)層HDI樹脂塞孔廣泛的被應(yīng)用于HDI的產(chǎn)品中，以滿足HDI產(chǎn)品薄介質(zhì) 層需求的設(shè)計要求；對于內(nèi)層HDI有埋孔設(shè)計的盲埋孔產(chǎn)品，因為中間結(jié)合的介質(zhì)設(shè)訃偏薄, 往往也需要增加內(nèi)層HDI樹脂塞孔的流程。部分盲孔產(chǎn)品因為盲孔層的厚度大于0.5mm,壓合填膠不能把盲孔填滿, 也需要進(jìn)行樹脂塞孔將盲孔填滿，避免后續(xù)流程中盲孔出現(xiàn)孔無銅的問題。3.3通孔樹脂塞孔在部分的3G產(chǎn)品中，因為板子的厚度達(dá)到3.2mm以上，人們?yōu)榱嘶蛘咛岣?產(chǎn)品的可靠性問題，或者為了改善綠油塞孔帶來的可靠性問題，在成本

5、的 允許下，也采用樹脂將通孔塞住。這是近段時間以來樹脂塞孔工藝得以推 廣的一大產(chǎn)品類別。4. 樹脂塞孔的工藝制作方法:4.1制作流程以上介紹的3種類型的樹脂塞孔具有不同的流程，分別如下:4.1.1 POFV類型的產(chǎn)品（不同工廠的設(shè)備不一樣走的流程也不一樣）1、開料T鉆孔->PTH/電鍍一塞孔一烘烤一研磨一PTH/電鍍一外層線路一防 焊一表面處理刁成型T電測TFQCT出貨2、開料T鉆孔T沉銅T板電板電（加厚銅）T樹脂塞孔T打磨T鉆通孔 T沉銅T板電T外層圖形T圖形電鍍T蝕刻T阻焊T表面處理T成型T電 測TFQCT出貨4. 1. 2內(nèi)層HDI樹脂塞孔類型產(chǎn)品（兩種流程：研磨與不研磨兩種）研磨

6、流程：1、開料T埋孔內(nèi)層圖形TAOIT壓合T鉆孔一PTH/電鍍一塞孔一烘烤一硏磨 -內(nèi)層線路一棕化一壓合一鉆孔（激光鉆孔/機械鉆孔）一PTH/電鍍一外層 線路T防焊T表面處理T成型T電測TFQCT出貨2、開料T埋孔內(nèi)層圖形TAOIT壓合T鉆孔T沉銅T板電T板電（加療銅）T樹脂塞孔T打磨T內(nèi)層圖形TAOIT壓合T鉆通孔T沉銅T板電T外層圖 形T圖形電鍍9蝕刻9阻焊T表面處理T成型T電測TFQCT出貨不需研磨：開料T埋孔內(nèi)層圖形TAOIT壓合T鉆孔一PTH/電鍍一內(nèi)層線路 -棕化一塞孔一壓平一烘烤一壓合一鉆孔（激光鉆孔/機械鉆孔）一PTH/電 鍍一外層線路一T阻焊9表面處理T成型T電測TFQCT出

7、貨4. 1.3外層通孔樹脂塞孔類型1、開料9鉆孔一PTH./電鍍一塞孔一烘烤一研磨一烘烤一外層線路一防焊一 表面處理T成型T電測TFQCT出貨2、開料T鉆孔T沉銅T板電T板電（加厚銅）9樹脂塞孔T烘烤一研磨一 烘烤T外層圖形T圖形電鍍T蝕刻T阻焊T表面處理T成型T電測TFQCT 出貨4.2流程中特別的地方從以上流程中，我們明顯發(fā)現(xiàn)流程有所不同。一般我們的理解是，“樹脂 塞孔”以后緊接著就是“鉆通孔和沉銅板電”流程的產(chǎn)品，我們都認(rèn)為是 POFV的產(chǎn)品；如果“樹脂塞孔”以后緊接著的流程是“內(nèi)層圖形”，則我 們認(rèn)為是內(nèi)層HDI樹脂塞孔產(chǎn)品；如果“樹脂塞孔”以后緊接著的流程是 “外層圖形”；以上不同種

8、類的產(chǎn)品在流程上是有嚴(yán)格界定的，不能走錯流程；科鼎化工 針對以上三種流程的特性研發(fā)出三種不同的油墨， TP-2900STP-2900TP-2900C這三款油墨對應(yīng)以上三種流程。4.3流程的改進(jìn)A、對于采用樹脂塞孔的產(chǎn)品，為了改善產(chǎn)品的品質(zhì)，人們也在不斷的進(jìn)行 流程的調(diào)整來簡化他的生產(chǎn)流程，提高其生產(chǎn)的良率；B、尤其是對于內(nèi)層HDI塞孔的產(chǎn)品，為了降低打磨之后內(nèi)層線路開路的報 廢率，人們采用了線路之后再塞孔的工藝流程進(jìn)行制作，先完成內(nèi)層線路 制作，樹脂塞孔后對樹脂進(jìn)行預(yù)固化，然后利用壓合階段的高溫對樹脂進(jìn) 行固化。C、在最開始的時候，對于內(nèi)層HDI塞孔，人們使用的是UV預(yù)固+熱固型的 油墨，LI

9、前更多的時候直接選用了熱固性的樹脂，比較有效的提高了內(nèi)層 HDI樹脂塞孔的熱性能。4.4樹脂塞孔的工藝方法4.4.1樹脂塞孔使用的油墨A、目前市場上使用于樹脂塞孔工藝的油墨的種類也有很多。常見常用的有 山榮（San-Ei ），科鼎化工（kotti）等供應(yīng)商的品牌。4.4.2樹脂塞孔的工藝條件A、樹脂塞孔的孔動則上萬個，而且要保證不能有一個孔不飽滿。這種萬分 之一的缺陷就會導(dǎo)致報廢的兒率，必然要求在工藝上進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃伎己鸵?guī) 范。B、良好的塞孔設(shè)備是必然的要求。LI前使用于樹脂塞孔的絲印機可以分為 兩大類，即真空塞孔機和非真空塞孔機。序號設(shè)備類別塞孔效果絲印機壓力要求成本其他影響1真空塞孔機好N/

10、A咼因為是整板印刷，需要配備8軸研磨 機一起制作，薄板生產(chǎn)容易造成芯板 變形，增加漲縮控制難度2非真空 塞孔機較好$7kg/cm2中圖例:真空絲印機普通絲印機4.4.3普通絲印機的塞孔工藝A、絲印機的選擇著重要考慮最大的氣缸壓力，抬網(wǎng)方式，刀架的平穩(wěn)性以 及水平度等；B、絲印的刮刀需要使用2CM厚度，70-80度碩度的刮刀，當(dāng)然，一定要具 備耐強酸、強堿的特性；C、絲印的網(wǎng)版選擇可以選擇絲網(wǎng)，也可以選擇鋁片；所要控制的是根據(jù)塞 孔工藝條件的要求，選擇合適的絲網(wǎng)目數(shù)以及針對孔徑的開窗大??；D、樹脂塞孔所用的墊板有多種講究，但是往往被工程師所忽略。墊板不僅 起到導(dǎo)氣的作用，還起著支撐的作用。對于密

11、集孔的區(qū)域，我們把墊板鉆 完了以后，整個區(qū)域都是空的，在這一位置，墊板出現(xiàn)弓起或形變，對于 板的支撐力最差，這樣會造成該位置塞孔的飽滿度很差。所以在墊板制作 的時候，要想辦法克服大面積的空位的問題，LI前最好的做法是使用2mm 厚的墊板，只鉆墊板的2/3深度。E、在印刷的過程中，最重要的是控制好印刷的壓力與速度，一般來說，縱 橫比越大，孔徑越小的板，要求的速度越慢，壓力要求越大。控制較慢的 速度對于塞孔氣泡的改善而言效果最好。4.4.4真空樹脂塞孔機的塞孔工藝山于真空樹脂塞孔機昂貴的價格，以及其設(shè)備使用和維護(hù)技術(shù)的保密性， 目前能夠使用這種技術(shù)的PCB廠家屈指可數(shù)。VCP真空樹脂塞孔機的塞孔技

12、術(shù)主要是它有一個油墨夾和兩個可以橫動的 塞控頭，塞孔頭里有許多的小孔。在設(shè)備抽好真空后，用活塞將油墨夾里 的油墨推至塞孔頭里的小孔，兩個橫動塞孔頭先夾緊板子，然后通過塞孔 頭里許多小孔把油墨填入板子上的通孔或盲孔。板子垂直掛在真空廂內(nèi)， 橫動的塞孔頭可以向下移動，直到把板里面的孔填滿樹脂為止。可以調(diào)節(jié) 塞孔頭與油墨的壓力來滿足塞孔飽滿度的要求，不同的板子尺寸可以使用 不同大小的塞孔頭來塞孔。塞孔完成后，可以用刮刀漿塞孔油墨刮下再添 加入塞孔油墨夾，重復(fù)利用。LI前還有一類真空塞孔機是借助于絲網(wǎng)進(jìn)行印刷，采用CCD對位系統(tǒng)對位， 其操作類似于普通絲印，但是多了一道真空塞孔的流程。此類塞孔機塞孔

13、的效果最好，但是因為昂貴的設(shè)備投資，目前還沒有得到廣泛的應(yīng)用。 使用真空塞孔機對于解決樹脂的氣泡問題無疑是最好的方法，塞孔油墨的 選擇基本上也不會受工藝所限制。但是因為整板面都有樹脂，給樹脂的清 除造成了很大的困難。需要借助良好的打磨機共同使用。4.4.5樹脂塞孔后的打磨A. 不織布磨板機或者砂帶研磨機是做樹脂塞孔的必不可少的設(shè)備，一方 面要求設(shè)備要能有效的除掉板面的樹脂，另一方面也要求銅面的粗糙度不 能有擦花、刮痕等問題。不織布研磨機砂帶研磨機5. 樹脂塞孔常見的品質(zhì)問題及其改進(jìn)方法5. 1對于POFV產(chǎn)品5.1.1常見的問題A、孔口氣泡B、塞孔不飽滿C、樹脂與銅分層樹脂與餌分層5. 1.

14、2導(dǎo)致的后果A.孔口上面沒有辦法做出焊盤；孔口藏氣，芯片貼裝吹氣，也叫out-gassingB、孔內(nèi)無銅C、焊盤突起，導(dǎo)致貼不上元器件或元器件脫落5.1.3預(yù)防改善措施A、 選用合適的塞孔油墨，控制油墨的存放條件和保質(zhì)期,B、規(guī)范的檢查流程，避免貼片位孔口有空洞的出現(xiàn)。即便能倚幕過硬的塞 孔技術(shù)和良好的絲印條件來提高塞孔的良率，但是萬分之一的兒率也能導(dǎo) 致產(chǎn)品報廢，有時僅僅因為一個孔的空洞造成孔上沒有焊盤而報廢實在可 惜。這就只能通過檢查來找出空洞的位置并進(jìn)行修理的動作。當(dāng)然，檢查 樹脂塞孔的空洞問題歷來也被人們所探討，但似乎LI前還沒有什么好的設(shè) 備能解決這一問題。而如何能讓人工檢查判斷的準(zhǔn)

15、確性更高，也有許多不 同的做法。C、選擇合適的樹脂，尤其是材料Tg和膨脹系數(shù)的選擇，合適的生產(chǎn)流程 以及合適的除膠參數(shù)，方能避免焊盤與樹脂受熱后脫離的問題。D、對于樹脂與銅分層的問題，我們發(fā)現(xiàn)孔表面的銅厚厚度大于15mn時, 此類樹脂與銅分層的問題可以得到極大的改善。（如下圖）翔厚V 15m （1次回流焊）犒厚刊伽（3次回流焊）5. 2內(nèi)層HDI埋孔，盲孔塞孔樹脂塞孔5.2.1常見的問題A、爆板B、盲孔樹脂突起孔無輛樹脂突起C、孔無銅5.2.2導(dǎo)致的后果不用說，以上的兒個問題都直接導(dǎo)致產(chǎn)品的報廢。樹脂的突起往往造成線 路不平而導(dǎo)致開短路問題。5.2.3預(yù)防改善措施A、控制內(nèi)層HDI塞孔的飽滿度

16、是預(yù)防爆板的必要條件：如果選用在線路以 后進(jìn)行塞孔，則要控制好塞孔到壓合之間的時間和板面的清潔性。B、樹脂的突起控制需要控制好樹脂的打磨和汗平:5.3對于通孔的塞孔，問題相對少一些，在此不做特別討論。6、樹脂塞孔技術(shù)的推廣隨著樹脂塞孔技術(shù)應(yīng)用的熟練度不斷的提高，以及類似于氣泡等頑固問 題的有效解決，樹脂塞孔技術(shù)在不斷的被推廣。例如HDI盲孔進(jìn)行樹脂塞 孔填膠，疊層HDI結(jié)構(gòu)的內(nèi)層HDI埋孔VIPI藝等等。埋孑J窸孔導(dǎo)電膠積層工藝H前在行業(yè)通行的標(biāo)準(zhǔn)（IPC-650）里面，似乎還沒有給出對于樹脂塞孔的 孔上面銅厚的要求，潛在的風(fēng)險是，一旦樹脂塞孔的孔上面電鍍的銅厚偏 薄，經(jīng)過內(nèi)層HDI線路的表面處理，棕化處理以后，孔口上面的薄薄的銅 會有被激光鉆孔鉆穿的可能，而且在電測試時是無法判定其有問題的。但 這層薄薄的銅在耐高壓等方面的品質(zhì)著實讓人擔(dān)憂?？卓诒”〉?錮被擊穿在此問題上，根據(jù)我們的實驗數(shù)據(jù)，如能保證埋孔上面的銅厚大于15um, 符合Hoz的完