1.4.3 半加成法
半加成法是巧妙地运用了减成法和加成法工艺特点制造印制板的一种方法,是由原始的半加成法工艺衍生出来的新型工艺技术。典型的工艺是用无黏结剂的覆树脂薄铜箔(RCC)压合在刚性芯板上,以此铜箔作为导电的“种子”层,在薄铜箔的上面用光刻的方法制作耐电镀的抗蚀图形,再进行图形电镀,达到需要的铜层厚度后,去掉耐电镀抗蚀层,然后进行蚀刻,将很薄的“种子”铜箔去掉,同时也去掉导体上微量的电镀铜(相当于一次抛光去掉的薄铜)和电镀层粗糙的边缘,形成精细的导电图形。目前可以做到线宽为 0.025mm,线间距为0.05mm的精细导线,甚至有的工艺可以做到宽线12μm。该技术已广泛用于高密度互连印制板(HDI板)的制作工艺中。
HDI 板是以导线精细、布线密度高,具有小孔径的过孔(孔径小于 0.25mm 的盲孔和埋孔)为特征的印制板,现在已大量地应用在中、高端手机等通信电子产品中,满足 4G、5G手机对印制板的“小、薄、密、平”要求。如果用 HDI 板再结合采用刚挠结合技术,可成为降低手机厚度的主要途径。HDI板已成为当前印制板的发展趋势。
HDI 板的制造方法很多,发展也很快,主要有传统的先机械钻微孔和盲孔,再逐次压合法。随着覆树脂铜箔(RCC)的出现和激光加工更小孔径等技术的发展,又产生了 RCC 工艺、印刷热固化树脂工艺和感光树脂法等工艺流程。美国电子电路与封装协会根据文献报道过的HDI板的结构,按次序进行分类和标识,至今已对6种结构进行了标识,简介如下:
1.1型结构
1 型 HDI 板的典型结构是具有刚性双面或多层芯板。它是在刚性芯板的上下两面再增加一个或多个微孔的积层层,增加一个微孔积层层的称为 1 阶(1+N+1)HDI 板,增加两个微孔的积层层称为2阶(2+N+2)HDI板,依次类推有3阶、4阶.…….多阶HDI板。积层层上的微孔和通孔同时完成电镀。1型HDI板的结构和盲孔结构如图1-4所示。
图1-4 1型HDI板的结构和盲孔结构
2.2型结构
2 型 HDI 板的典型结构是具有电镀通孔的刚性双面或多层芯板,芯板上的通孔在进行积层压合前用树脂填充,制造工艺完成后这些孔成为盲孔(或半盲孔),在芯板的一面或两面制作电镀积层的微孔(盲孔),如图1-5所示。
图1-5 2型HDI板的结构
3.3型结构
3 型 HDI 板的典型结构是在具有盲孔的刚性多层芯板的一面有一层或多层微孔的积层层,在另一面有两层或更多层积层层,并由镀覆的导通孔贯穿全板实现层间连接,如图 1-6所示。
图1-6 3型HDI板的结构
4.4型结构
4 型 HDI 板的典型结构是具有刚性绝缘层和金属芯的芯板,在芯板的每一面上有一层或更多层的积层层,由导通孔贯穿连接PCB的两面,如图1-7所示。金属芯板可以调节印制板的散热效果,有利于大功率器件的高密度组装。
图1-7 4型HDI板的结构
5.5型结构
5 型 HDI 板的典型结构是具有导电油墨或电镀的塞孔,采用逐次压合形成有垂直方向连接的互连结构。根据盲孔叠合的数量和塞孔的材料及方法不同,5 型 HDI 板有多种形式。对于导电油墨塞孔法,必须先进行电镀再塞孔,经研磨、孔面隔离电镀,然后再压合另一层,但在对较小孔径的盲孔进行树脂塞孔时,难以将孔内气泡排除干净,使连接的可靠性下降。而电镀塞孔法流程简单、可靠性高,是比较理想的填孔方法,目前采用较多,可以制作出多阶盲孔的HDI板。5型HDI板的结构如图1-8所示。
图1-8 5型HDI板的结构(三阶)
5型HDI板的制作流程如图1-9所示。
图1-9 5型HDI板的制作流程
6.6型结构
6 型 HDI 板的典型结构是利用整块铜箔上电镀立柱或模板漏印导电聚合物,叠加半固化片、铜箔,在层压过程中刺穿薄的绝缘材料形成垂直互连,然后在导电凸点上成像、蚀刻并进行图形电镀形成新的凸点后再层压,如此反复形成多阶的 HDI 互连结构的板,如图 1-10所示。该结构的制造方法又称为B2it法。该法主要用于生产集成电路芯片的载板印制板。
图1-10 6型HDI板的结构
此外还有感光树脂积层多层板、转移法积层多层板等,虽然方法不同,但是最终制作出的HDI板的结构类同于上述某一结构,所以不再一一介绍。
HDI 板是现代印制板的高端产品,由于通孔的直径小,占用的空间小,提高了布线密度,导线层与层之间介质层薄,使导线中的信号传输路径短、速度快,非常有利于高速、高频信号的传输;HDI 板能提供很薄的板厚度,是有多层布线的多层印制板,是需要轻、薄、小而可靠性高的现代通信设备不可缺少的重要基础零部件,目前主要应用在手机和现代移动通信设备上。因为 HDI 板积层层的间距和导线间距小,层间、线间的耐电压较普通印制板低,通孔和盲孔或埋孔的孔径小、孔内镀层较薄,一般为 12~15μm,所以对于工作电流较大和电压较高的印制板还是采用普通的多层板更可靠一些。
HDI 板的制造技术集中了许多现代科学的技术成果,如激光成像、激光钻孔、高精度数控钻床、高精度平行光曝光、自动光学检测(AOI)、等离子处理、水平脉冲电镀技术以及感光性树脂、RCC 铜箔等高技术设备、工艺和材料等,所以普通的印制板厂没有此种加工能力,目前能批量生产 HDI 板的厂商主要以日本厂商为主,我国有台湾的华通、同泰及超声,上海和深圳一些公司等。由于 HDI 板是高技术的印制板产品,应用领域日益扩大,需求量大增,一些生产技术和设备能力较强的国内厂家也在投资研发和扩大HDI板的生产。