烟花易冷3971624
范文一：树脂塞孔工艺的研发
树脂塞孔工艺的研发
上海美维电子 李 强
1.0 前言
树脂塞孔作为HDI 中比较新决定未来HDI 趋势走向的的一种工艺其发展程度反映了一个公司HDI 的整体制作水平同时也是各厂家极为保密的东西SME 从2000年10月对树脂塞孔正式立项经过半年多的研发SME 克服树脂塞孔中的三大难题厚板小孔难以一刀塞实以及树脂固化收缩而难以实现孔塞得饱满树脂内气泡难以消除板面树脂残留难以去除等开启了一条美维特色的工艺路线迅速实现工艺能力的提升保证大批量的HDI 板的生产并很快完成VIA ON HOLE 工艺HDI 板的塞孔工艺对常规HDI 内层埋孔工艺勿需埋孔上直接盲孔的塞孔工艺相当完善加工板厚0.43.2mm 埋孔孔径0.250.40mm 成品率达99以上对上有盲孔的埋孔树脂塞孔工艺加工板厚0.42.0mm 孔径0.250.35mm 孔口凹陷5um
树脂研磨后成品率达
95以上工艺水平达到国内同行先进水平
由于HDI 技术的发展在国内只是近两三年的事而树脂塞孔在日本以外地方的发展更是要晚一些时至今日也就一年多的时间查阅相当多的PCB 技术资料但关于树脂塞孔的东西不多其中有两篇不可不看对于工艺研发有相当的指导意义一篇是PCB 业界泰斗白蓉生
野田的全平塞孔制程简介先生发表于台湾寻智书屋网站的PCB 业界动态2000年7月
其中对日本的Noda Screen Co.,Ltd.的塞孔作了简要介绍包括为什么要塞孔树脂塞孔流程和工艺要点等现在在SME 做到一定水平的时候回头再看走过的路重读文章仍然可以获得很多有用的信息另外一篇在TPCA 专业杂志电路板会刊2000年10月中刊载华通电脑公司研发部许国经所写
树脂塞孔后之研磨制程对于塞孔后板面树脂残留的去除从流程树脂油墨的选择到研磨材料的比较检验标准有详细的描述
与其他HDI 相关技术一样树脂塞孔工艺也兴起于日本在技术的使用及研发方面也遥Screen 野田Ibiden
遥领先于其他地域的同行在日本五年前由San-ei 三荣化学Noda 三家公司合作
强强联手进行树脂塞孔原料的生产改进工艺的研发以及在产品中的应用大家都知道这三家公司在相应方面都是顶尖高手所以现在的采用树脂塞孔工艺的PCB 厂家大多选用三荣化学的树脂在三年前台湾PCB 厂家开始对树脂塞孔工艺研发应用第一家是台茂两年半前开始在韩国试用目前台湾的华通韩国的三星均是国际上赫赫有名的PCB 厂家都是San-ei 树脂的使用厂家SME 自然就晚了许多其实当今亚洲涉及HDI 的大PCB 厂都有应用树脂塞孔工艺国内就有很多厂家能够批量生产如SME 广东E&E昆山耀宁台资与日本JVC 技术合作等目前全世界使用三荣化学的树脂来塞孔的PCB 厂有60多家其中台湾有22
家之多而日本则有相当多的代加工厂鼎鼎大名的野田公司就是其一
当大家都在塞孔的时候
日本同行仍然保持着绝对的技术优势目前日本普遍应用埋孔上做盲孔的工艺盲孔上堆叠盲孔的做法也不难见到更高级的要数新近推出的完成图形后应用树脂填塞线路间隙的工艺从而精确控制介质层厚度阻焊厚度阻抗精度使得线路更细所谓的二阶盲孔现在一般采用大孔套小孔的做法外层的盲孔至少得6mil 以上无法做到更小并且对对位精度的要求非常苛刻而采用树脂塞盲孔后电镀类似于埋孔的制作在流程及工艺上会麻烦许多但这样才能使得外层盲孔不受限制真正做到高密度图1图2可以简要示意比较
图1 常见二阶盲孔
由于树脂塞孔是HDI 当中依靠工艺能力较强的技术可以对常规阻焊做一些调整改进添置设备就可以进行不似有些技术完全依赖于设备本身当然发展到一定程度产品要求越来越高添置专业设备必不可少HDI
包括塞孔工艺毫无疑问是日本同行领跑而港台厂家的起步要稍早于大陆国内也主要集中于港台欧洲新近投资的HDI 生产厂家其技术的获得
主要途径有二
自身研发
包括集团内部的支援和整体技术引进昆山耀宁就属于后者日本JVC 各厂家对于相互之间的保密工作更是到了无以复加的程度几乎无法从同行了解哪怕一丁点儿有用的信息 SME项目开发部自行开发研究在树脂塞孔方面取得了很大进展开启了一条有美维特色的工艺路线使得HDI 板在2001年初顺利实现了量产(2001年4月HDI 产量在10000平方英尺以上)树脂塞孔成品率达100之后就是进一步的提升工艺能力至2001年7月顺利完成VIA ON HOLE 工艺HDI 板的塞孔工艺(如图3所示)至此SME 的树脂塞孔
工艺第一阶段基本结束
达到了相当高的水平在国内处于领先位置
图3 Via On Hole实图
图2 树脂塞孔后的叠盲孔
2.0细说塞孔
2.1 塞孔缘由 在这里不再赘述阻焊塞导通孔
尽管两者有一定的相通点差别还是蛮大的其工艺难度不可同日而语最初的HDI
板的采用如下的相关制程
内层芯板层压机械钻孔内层图形制作黑氧化层PTH+全板镀铜AOI
压
内层的孔在外层层压时需要靠RCC 或半固化片中的树脂来填塞特别是采用RCC 压制工艺由于RCC 树脂含量有限并且没有增强材料的作用因而层压时会由于树脂的流动在填充埋孔的同时在板面也就形成了对应的凹陷图4示意了酒窝的形成图5为埋孔
尽管RCC 上的树脂均匀度很高但层压时树脂的分配随图形孔的 位置的截面示意图
图4 图5
分布而各处都不一样层压后内层状况原形毕露介厚不再均匀板面也就有了
线路
酒窝
芯板埋孔位置经电镀仍然无法掩盖对板的品质生产制作带来很大困难并且多次RCC 层压的板这种效果会逐层放大另外不进行塞孔不利于线路和孔的高密度化布线也不得不考虑避开这些位置
从PCB 生产工艺电性能
装配等角度
不塞孔主要会造成以下几方面的问题 板面不平整
线路经过此处
菲林与板不接触
曝光时形成散射使得蚀刻后线路不平直在凹陷处引起沙滩现象
实为线路突起同时贴膜不牢会引起线路缺口
断线等缺陷图6图7
为由于板面凹陷引起的线路突起
图6 图7 特性阻抗也会由于介厚的不均匀而起伏不定造成讯号不稳上为特性阻抗的计算线厚t 介质厚度h 与介质
公式表明特性阻抗”与讯号线的线宽w
常数Dk 关系介厚h 对阻抗值的影响显而易见
由于线路的不平直
不均匀使得讯号完整性受影响
焊盘的不平整使得后续封装品质不良造成元器件的连带损失波及最终用户
于是在内层PTH 与全板电镀之后增加了树脂塞孔使得孔被树脂填充从而保证层压后板面的平整性同时通过电镀将填塞过的孔直接掩盖将埋孔顶作为基础直接用于电气连接为提高线路设计密度提供了更多空间而塞孔后的各种工艺则可以忽略内层孔的存在布线设盘为所欲为图8说明了塞孔后外层的板面状况而图9所示则将埋孔位置予以充分利用在上面作微盲孔此外还有更高境界的埋孔上叠微盲孔图
2
图8 图9
2.2 塞孔工艺简介
2.2.1 丝印树脂塞孔流程及简述 在当初丝印塞孔工艺没有确定
无法找到合适工艺条件的时候也曾经尝试过用层压的方法来塞孔由于是在高度真空高温系统下工作层压塞孔可以保证孔内树脂不含气泡但
这种工艺也有其致命的弱点
如成本太高操作太复杂另外孔口的树脂易被拉掉自然也不能应用于塞后电镀上作盲孔的工艺如图10图11
所示
图10 图11
目前通用丝印树脂塞孔流程
来料检查预处理
黑化or微蚀塞孔预固化热固
PTH+全板镀铜
板面处理板面检验后固化后续加工
图形转移or电镀 化or曝光
来料检查铜厚的均匀性钻孔质量电镀铜的品质空洞杂质堵孔铜瘤会导致开路和塞孔不良
气泡等缺陷
预 处 理通常的做法是黑氧化处理以增强结合力但黑化会导致板面孔口边缘的树脂去除非常困难
而不作黑化处理
只过微蚀处理结合力经测试也没有任何
不良表现足以符合热冲击的测试
合适的塞孔材料的选择
各种工艺条件的组合气泡的管理丝印塞孔的现 塞 孔
场操作及过程控制等都是塞孔的难点和重点所在
形成适当硬度的固体树脂以便于磨除对于光固化树脂需要用紫外光曝光 预 固 化同时控制树脂内气泡固化放热膨胀也就有了野田一绝液中曝光热固性
树脂在尽可能消除气泡的同时控制好固化程度也是硬度控制是关键因素
板面处理
其实大家统一的做法是用磨刷处理来去除板面过多的树脂残留只不过不同硬度的树脂状态需要用不同的研磨设备而SME在塞孔工艺上的投资有限在
没有强力的研磨设备的情况下
独创了用化学处理的全新工艺所以这里称之为板面处理
板面检验主要是检验板面树脂的去除情况确保板面干净而不致在图象转移的时候
起抗蚀作用导致残铜
短路
对塞后电镀的板更是严格要求孔口的凹陷
孔口位置的气泡更是致命伤
在板面处理后气泡破裂形成凹坑对之后的电
镀
线路制作
上叠盲孔没了基础一个孔的缺陷也会导致整板报废另外板面铜层的厚度及均匀性也是重要的控制点
树脂的最终固化使其具有合格的可靠性
热性能加工性 后固化
至于后续加工包括图形转移或者电镀都是比较常规的工艺了
2.2.2 材料与配套工具的选择
2.2.2.1 塞孔材料的选择
树脂塞孔材料由于要掩埋于内层有 所以需要满足各项性能测试及后续工艺的要求主要
填塞树脂与孔壁层压树脂甚至是树脂之上的电镀铜之间有足够的结合力
树脂在Z 轴较低的热膨胀系数与层压的RCC 或FR 4的树脂孔壁铜的一致性
在热冲击试验后无爆裂
分层等缺陷硬化后要求树脂收缩程度小
图12说明了板在塞孔树脂处理完后经过热冲试验的情况树脂与孔壁铜的结合力以及可靠性非常优越
图12
足够的强度以保证塞孔时残留的气泡在热冲时不会造成缺陷 足够的耐酸碱性保证后续加工不会对已经形成的树脂状况破坏比如电镀的PTH Desmear 图形转移后的显影段
退膜段是碱性的
而电镀
前处理的微蚀图形转移后的蚀刻都是酸性的 针对不同的工艺流程对树脂的预固化硬度也有选择硬度太高不利于树脂残留的磨除太低对可靠性研磨后孔口下凹有较大影响而塞孔后电镀的工艺对孔口树脂的下陷有严格控制 树脂内的有机溶剂的含量决定塞孔预固化后的树脂凹陷状况所以无溶剂型的树脂油墨有杰出表现
目前业界用得最多的有日本SAN-EI 公司的PHP900IR/DC系列Taiyo 的HBI 200DB/TA-20DB另外还有日本Sanwa 公司的UHC-2000由于不耐碱该产品的推广至今未有大动作毫无疑问三荣公司的树脂油墨无论从品质还是加工性能都首屈一指也占据绝对的市场份额当然价格自然不菲三荣公司最近推出了PHP 900MB 系列相比较PHP 900IR 系列
其树脂成分完全一样
仅仅树脂含量不同而已试用结果还是相当不错的而该品种的单价便宜很多Taiyo 公司的HBI 200DB/TA-20DB则在中低端产品占据很大的一块因为其
成本较低略高于常规阻焊的价格而可靠性等方面表现得相当突出只是操作比较困难树脂内的气泡难于消除有机挥发物的存在也是很大的问题残留去除也比较问难从而限制了它在高技术HDI 板上的应用
2.2.2.2 铝片网的选择 也许是习惯的原因日本多用聚酯网或不锈钢丝网来塞孔而香港多用铝片网港资较多的广东多延续铝片的做法SME 选用铝片网塞孔丝网的制作则要选择网目感光乳剂的厚度控制同时下油点的大小也是需要注意的问题一般低于1.2mm 的板多用聚酯网而铝片网一般用0.2mm 厚的铝片剩下的只要控制好孔径大小铝片网还具有使用大的丝印压力而不会产生较大变形的特征
2.2.2.3 孔板的应用 由于孔板与板孔的一一对应使得孔内原有空气顺利排出而不会阻碍树脂的进入一定程度上避免树脂内的气泡残留
本人只是将孔径放大导气的同时避免反面污染
2.2.2.4 机器与刮胶的选择 机器的稳定性和压力大小是否适于塞孔相当重要要求23mm
厚的板一刀塞好全板专业塞孔的都选用9mm 厚的刮胶磨出
均匀实在不是一件容易的事真如百米跑十秒
一定角度和机器的匹配
同时刮刀角度攻角等都是控制效果的综合因素经过多次试验找到合适硬度的刮胶
得以小孔径厚板一刀塞过反面也冒油很多而不可套用别人的建议参数
一般稳定性高
对位精度高压力大的机器适用于塞孔
2.2.2.5 消泡设备 还有一点不得不提要把孔塞好孔内树脂里没有气泡单从塞孔工艺上的调整及现场操作管理是无法保证达到很高要求的所以塞孔前树脂内的气泡控制相当重要目前多用真空脱泡机价格非常昂贵在78万RMB 而普通油墨振荡机3000左右RMB 就可以解决问题了
2.2.3 工艺难点及解决方法
2.2.3.1 塞孔的均匀性与饱满程度
树脂塞孔如果能做到全板面所有的孔都没有气泡处理后跟板面相平没有凹陷自然
无可挑剔其实是不可能的这里先说如何使得全板塞得均匀饱满单纯从塞孔工艺来讲整板的均匀性是考验印工真功夫的试金石而不论板的厚薄0.43.0mm
统统一次塞实填平
两面冒油一样则对工艺有很高的要求所以机器的稳定性大压力下的重复精度网板的尺寸稳定性丝印速度压力刮胶的平直度硬度选择甚至是覆油刀的速度都显得那么重要总体说来整板均匀性主要通过调整机器来达到而对于厚板的小孔一般0.250.35mm 一
刀塞平
相对比较困难
有以下几点需要注意 无论何种硬度的刮胶
保证是一个平面来塞可以迫使树脂持续进入孔内跟锋利刮胶一条线来塞相比不言自明平面的形成可以通过把硬的刮胶磨成一定角度也可以选用硬
度低的刮胶加大压力使之弯曲形成平面这是迫使树脂进孔的最重要的的一点
丝印刀的速度与压力并重慢速度与大压力有利于塞孔的饱满
板越厚孔内树脂要求量越多哪里来来自网板的孔眼里和网板下的树脂所以覆油刀
的速度压力选择对控制树脂内气泡板面冒油的重要性不用多说
2.2.3.2 气泡的控制 前面也提到过要做到孔里面没有一点气泡是不可能的之所以这么讲因为即使在塞孔
之前通过长时间放置
使用真空脱泡机也没办法使塞孔操作在真空状态下进行所以在丝印时刮刀的来回运作必然会使气泡混在树脂里面当然粘度的高低对气泡的消除会有影响但如果通过添加稀释剂的做法就很大错特错了因为挥发物的存在会导致固化后树脂的收缩凹陷
反面可以通过冒油多来保证
但孔口周缘的残留太多对去除相当困难而塞孔的正面由于网
版与板的接触使得树脂无法高出孔口收缩凹陷也就不可避免用于via on hole工艺也就不可能了
在这里无溶剂型树脂的优越性体现的淋漓尽致三荣的树脂油墨单价极高自有它的道理
对于目前普通的HDI 板采用的还是塞孔后直接图形转移再进行RCC 层压这种流程
其实对孔内的气泡
凹陷的要求并不用太严格只要层压后可以屏蔽内层的孔就足够即使一
点凹陷也不至于报废也有某些高阶封装板已要求其等之塞实填平甚至削平后孔口树脂的下陷还规定不可超过5 m 以防高频的讯号的完整性受损对于塞孔后电镀孔上面做盘甚
至叠盲孔那就一点儿马虎不得
气泡不可避免但还是可以控制的只要不造成电性能可靠性的缺陷也就足够了
现场操作管理有一下几点经验
使用真空脱泡机或长时间静置以消除原料中的气泡
走刀速度包括覆油刀的速度都要求很慢以避免混入气泡
一刀塞好避免重复丝印间夹杂气泡
网上四周的油墨不要收到网中间重复使用而要专门管理收进油罐脱泡处理后再使用
对于塞进孔内的树脂尽可能使内部的气泡消除对于光固化的树脂要尽量低温不使气泡膨胀热固性的树脂则要低温分段烘板来达到孔口附近位置没有气泡树脂粘度较低的更容易消除孔周围的气泡 对于树脂油墨的管理对控制气泡非常重要尽管via on hole 生产难度很高但只要工艺成熟控制得力
品质还是可以保证的成品率在样板制作时可达
95以上
2.2.3.3 板面处理 板面处理要求通过研磨或其他的处理方式去除孔两侧多出孔口的树脂及板面残留从而达到孔内树脂保留量对于via on hole 工艺则必须达到树脂凹陷的指标
按现有PCB 工厂通用做法丝印塞孔后预固化再磨板以孔口树脂削平听说过有的公司因为板面树脂的去除非产困难而选择放弃树脂塞孔当初的进度也曾为这个问题而停滞一段时间没有方向可以看得出板面的树脂处理完全不同于传统PCB 所用到的板面清洁及表面粗化其难度自然不可同日而语
板面的树脂处理是一种完全依赖于设备的工艺要去除硬度高达7H 10H 的树脂又怎么是硬度只有45H 的普通刷轮所能为呢强力的磨刷设备是必然的
树脂塞孔的研磨根据树脂的种类预固化后的树脂硬度也有两种一种是光固化型树脂由于采用紫外光曝光以初步固化硬度只有38H 使用常规磨刷就可以去除了另外一种就是热固型树脂的研磨
由于其硬度高树脂的研磨是这种工艺的难点由于光固化型树脂在气泡的控制上是重点而SME 没有真空搅油机不能有效控制研磨后孔口位置的气泡而该难题一直没有得到明显改善
另外液态树脂的操作以及通过曝光能量控制树脂硬度也比较困难所以在SME 最终选择热固化树脂油墨来作为塞孔材料
目前磨刷设备主要有两大类刷辊类和平面式研磨设备刷辊类主要有普通无纺布刷针刷特殊材质的刷轮比如陶瓷刷高切削性的不织布刷等
平面研磨设备包括平面纱布研磨机砂带式研磨机其中高硬度的陶瓷刷辊高切削性的不织布刷与砂带机磨刷能力较强主要因素是陶瓷和砂粒硬度要高于预固后树脂硬度热固性树脂预固化后硬度7~8H最终固化后硬度达9~10H陶瓷的硬度为13H 而普通不织布刷硬度5~6H不织布刷按结构硬度材质和砂的粗细有较多的分类卷曲式碳化硅材质的较高硬度刷轮适于作塞孔后板面树脂残留研磨处理
通过试板比较了可调压刷轮机上使用普通刷轮陶瓷刷高切削性的不织布刷以及平面砂带研磨机板面树脂油墨的清除板的变形程度铜层去除量及均匀性操作中的过程控制设备的成本以及损耗品主要是砂带磨刷的成本都是考察的主要依据表1是对各种设备
的初步比较
表
1几种研磨设备的简明比较表
比较以上三种设备总体来看无论是研磨能力
还是板的品质控制生产成本高切削性不织布刷都具有相当的优势也是各厂家使用最多的研磨方式最初由于供应商的极力推销试板结果也不错 SME一段时间内也使用过陶瓷刷由于价格方面的原因单耗太大生产量无法达到供应商所承诺的底限高切削性不织布刷取代陶瓷刷顺理成章砂带机利用环带上的金刚砂作高切削量的研磨目前并没有其它厂家使用于树脂塞孔后的研磨当然不同厂家的不织布刷不同规格型号的刷其表现也各不相同对于不同的磨刷型号的搭配目数的选择视具体要求和各家情况不同而不同为了完全的清除树脂残留研磨机的磨刷电流速度以及树脂的固化程度都是需要严格控制的地方图1314是树脂研磨后的孔口状况示意图
图13 图14
最后不得不提一点作为塞孔后的树脂处理方式SME 有自己的特色既然有生产盲孔板用去胶渣后磨板以去除板面流胶的工艺对于普通HDI 工艺并不要求处理后孔内特别饱满IPC 只要求塞满程度必须达到60以上层压树脂流胶足以保证层压后板面无凹陷的缺陷因而用化学的处理方法也应该可行在试过Desmear 线处理失败后想到了垂直式化学处理经过多次试验调整膨胀缸氧化缸的温度处理时间最后确定了理想的工艺参数而流程相当简单处理结束后只需要常规磨刷把表面的残渣刷掉板面磨得漂亮一点就行了成品板中针对埋孔的测试完全OK,连最初对塞孔树脂与层压树脂结合力的担心也显得多余经过多次试板样板年初也有月生产数万英尺的记录至今无一例失败记录其运作成本低可以套用公司现有的设备是相当不错的选择当然合适的处理条件适当的固化程度塞孔树脂的饱满程度也都是需要严格控制的尽管没有记录表明有其他厂家使用相同处理方式但以IPC 相关要求是完全可以达到的但对于塞孔后电镀再上叠盲孔的工艺这种处理方式也就无能为力了就像树脂里含有溶剂在预烘后的树脂收缩入孔凹陷而无法做到树脂与孔口相平一样不可克服图15可以看出化学处理后孔口的凹陷以及填塞树脂与层压树脂的完全相容
图 15
2.2.4 孔口树脂饱满程度的接受标准 作为一种新的工艺在树脂塞孔的标准在IPC-6012中对Sequential Lamination多层板的塞孔已经有体现3.6.2.15要求塞满程度必须达到
60以上而在IPC-6016中对于HDI 板的树脂塞孔则有另外的描述3.2.9中要求须达到平坦的表面并经过各种性能测试不致造成介质层的浮离裂纹对于高阶的封装板埋孔上加做微盲孔甚至埋孔上叠微盲孔的HDI 板对树脂削平的下陷要求控制在5m 以内对树脂内的气泡规定IPC 尚无特殊规定最初
客户由于也处于研发阶段
要求塞孔没有气泡而实际根本没办法做到目前通用的不成文的准则树脂内的气泡不作特殊要求只要不造成性能测试的失败以越少越小为好对于塞后
要求电镀的板
孔口位置决不可有气泡因为磨板后气泡破裂形成凹陷无法完成后续的电镀以及埋孔上面加做盲孔
对于可靠性的测试三荣公司对PHP-900
树脂油墨的测试
其测试条件为
960孔
/coupon
1
2测试9coupon 以一次三次五次reflow 处理
要求结果
1
回流焊处理后无起泡或表观缺陷
25
次回流焊后无电性能的失败
对热固化性树脂无导致表观缺陷的空隙 3另外也可以通过成品板的可靠性来作为标准使用常规的浸锡热冲击测试条件288三个
循环结果没有出现些许纰漏而在上面的测试条件下板材以及孔壁电镀铜等其他方面已经很难自保了有一年多的生产经验不仅生产的进行十分顺利至今没有一次的可靠性测试失败记录也没有一块板因为树脂塞孔缺陷而遭客户拒收的记录
3.0 结束语 树脂塞孔作为一种新工艺其在PCB 中应用日益广泛是HDI 板的核心技术之一其发展速度之快难以想象
美维电子在塞孔工艺上的研发到目前取得了一定的成果具有批量生产塞后直接层压工艺HDI 板的能力对盲孔上加做微盲孔的加工能力也已具备但其发展空间仍相当巨大
比如线路间隙的树脂填塞微盲孔的填塞以做微盲孔的堆叠较现在常用的二阶盲孔做法要更进一步等另外板的品质要求越来越高要做更高档次的板
良品率要很高
必要的设备是少不了的
比如真空脱泡机多轴的树脂研磨设备专用的塞孔用机等技术的
更新到现今非常之迅速稍有打盹
就会被抛在人后而一个企业的生存发展又怎能没有
技术呢
在整个的研发过程中OPC 的研发部的萧永慈经理给予了很大的帮助在此谢过
范文二：树脂塞孔工艺的研发
树脂塞孔工艺的研发
上海美维电子李强
１前言作）等。目前全世界使用“三荣化学”树脂进行
塞孔的ＰｃＢ厂有６０多家，其中台湾有２２家之
多，而日本ｍⅡ有相当多的代加工厂，鼎鼎大名
的野田公司就是其一。
当大家都在塞孔的时候，日本同行仍然保
持着绝对的技术优势，目前日本普遍应用埋孔
上做盲孔的工艺，盲孔上堆叠盲孔的做法也不
难见到，更先进的要数新近推出的完成图形后
应用树脂填塞线路间隙的工艺，从而精确控制
介质层厚度，阻焊厚度，阻抗精度，使得线路树脂塞孔作为ＨＤＩ中比较新、决定未来ＨＤＩ趋势走向的一种工艺，其发展程度反映出一个公司ＨＤＩ的整体制作水平，同时也是各厂家极为保密的技术。ｓＭＥ从２０００年ｌｏ月对树脂塞孔正式立项，经过半年多的研发，ｓＭＥ克服树脂塞孔中的三大难题：厚板小孔难以一刀塞实以及树脂固化收缩而难以实现孔塞得饱满；树脂内气泡难以消除；板面树脂残留难以去除等，开启了一条美维特色的工艺路线，迅速实
现工艺能力的提升，保证大批量的ＨＤＩ板的生
产，并很快完成ｖｉａｏｎＨｏｌｅ工艺ＨＤＩ板的塞
孔工艺。对常规ＨＤＩ内层埋孔工艺（勿需埋孔上
直接盲孔）的塞孔工艺相当完善，加工板厚
０．４ｍｍ～３．２ｍｍ，埋孔孔径Ｏ．２５ｍｍ～Ｏ．４０ｍｍ，成
品率达９９％以上；对上有盲孔的埋孔树脂塞孔
工艺，加工板厚ｏ．４ｍｍ一２．ｏｍｍ，孔径
ｏ．２５ｍｍ～ｏ．３５ｍｍ，孔［Ｊ凹陷85%，均匀性＞90%时，表铜最小25 μm ，则按理论推算电镀极差最小能达到10 μm ，再经后面制作包覆铜和通孔电镀过程中，电镀极差甚至有可能达到20 μm ~ 25 μm ，在制作蚀刻线路过程中就存在蚀刻不净等问题，制作精细线路存在很大风险。
4 试验过程及结果
4.1 铜厚极差试验及结果
图2 板面均匀性测试图
取457 mm×406 mm 10 PNL和609 mm×457 mm 6 PNL两种尺寸板；
制作流程：上工序→钻孔→沉铜→全板电镀（一次性镀够孔铜）→切片分析→树脂塞孔→砂带磨板1→测量铜厚→减铜→测量铜厚→砂带磨板2→测量铜厚→下工序
测试板要求电镀条件及孔铜板厚相同，压合采
3 试验方案设计
3.1 试验项目及条件
本试验项目是为了测试树脂塞孔一次镀孔流程优化，考虑电镀深度能力及均匀性问题，试验条件
-38-
用12 μm （1/3 oz）铜箔，其中457 mm×406 mm 10 PNL和609 mm×457 mm 3PNL经棕化和退棕化后铜厚为6.5 μm ~ 7 μm ；609 mm×457 mm 3PNL未过棕化铜厚为11 μm ，全板电镀要求孔铜需达到最小18 μm ，表铜无要求；减铜磨板后要求表铜17.1 μm （1/2 oz），电镀后铜厚数据如图3所示。
测量数据：每面测量9个点，如表1所示。由以上数据知就整体而言609 mm×457 mm均匀性好于457 mm×406 mm均匀性；减铜后表铜均匀
性最差，完成整个流程后表铜457 mm×406 mm在24.6 μm ~ 15.9 μm ，极差8.7 μm ，609 mm×457 mm过棕化在17.5 μm ~ 12.5 μm ，极差5.0 μm ，609 mm×457 mm未过棕化在25.7~18.0，极差7.7 μm 。
由以上测试结果可知609 mm×457 mm极差值相对较小，后续测试流程选用此尺寸的测试板试验一次镀孔流程。
5.2 树脂塞孔镀孔试验及结果
图3 电镀后铜厚测量数据图
表1 根据表1生产条件测试铜厚极差数据
457 mm×406 mm 609 mm×457 mm 过棕化 609 mm×457 mm 未过棕化
全板电镀 砂带磨板1 减铜 砂带磨板2 全板电镀 砂带磨板1 减铜 砂带磨板2 全板电镀 砂带磨板1 减铜 砂带磨板2
48.9 39.2 45.7 35.8 25.7 14.7 23.5 16.9 37.9 35.1 34.4 31.6 17.3 12.8 16.8 12.8 46.7 41.2 38.7 33.8 26.6 17.2 25.6 18.0
9.7 9.9 11.0 6.6 2.8 2.8 4.5 4.0 5.5 4.9 9.4 7.6
50.1 46.4 26.6 24.6 37.3 34.4 16.6 17.5 48.9 39.8 28.3 25.7
38.8 36.6 15.7 15.9 36.0 31.9 13.1 12.5 41.8 32.4 20.8 19.1
11.3 9.8 10.9 8.7 1.3 2.5 3.5 5.0 7.1 7.4 7.5 6.6
-39-
表2 树脂塞孔镀孔试验参数表
2 3 4 5
外层PTH 铜厚 25.4 /μm 表铜 (35~50) μm(1/2oz) 15 μm 线宽/线隙 (0.120/0.120) mm /线宽/线隙公差 20% /
5.2.1 试验条件
609 mm×457 mm的板，板厚2.0 mm，其它条件如表2。
5.2.2 试验过程
（1）按流程②测试一次板电镀够孔铜厚度，树脂塞孔有包裹铜正片流程制作结果如图4。
图4 按流程②设计的试验过程分析图
-40-
按流程②设计制作，以底铜厚度预大线路，蚀刻合格，说明一次镀孔流程能满足要求。
（2）按流程③测试一次板电镀够孔铜厚度，有包裹铜要求负片流程，结果如表3。
按流程③设计，线宽0.12 mm，表铜厚度＞35 μm ，正常预大后，负片无法满足蚀刻要求，测试存在线小，后续测试加大间隙到0.18 mm制作合格。
（3）按流程④测试一次板电镀够孔铜厚度，无包裹铜要求，负片流程制作结果如表4。
按流程④设计，无包裹铜要求，直接树脂塞孔和通孔一起制作负片，线宽0.12 mm，表铜厚度＞35 μm ，正常预大后，负片无法满足蚀刻要求，测试存在线小风险，后续测试加大间隙到0.15 mm制作合格。
5.3 试验得出可选用流程结论
根据以上测试结果采用树脂塞孔一次镀孔流程，结合现有条件下的均匀性问题，得出满足一次镀孔流程的结果选用如表5。
6 成本分析
通过对测试板完全由生产管控，得到了满意的生产品质。因此，对于满足一定要求的树脂塞孔板，采用一次性镀够树脂塞孔孔铜是切实可行的，这不仅缩短了生产周期，提升生产效率，也降低了生产成本。其节约成本（A ）如式（1）：
A=S ×Q （1）式中：S ——生产面积，m 2；
Q ——优化流程相对原流程所节约的单位成本，元/m2。
以本次测试板面积为1.99 m2计算，采用一次镀孔流程，与流程①对比，单位节约成本为21.50元/m2；
5.2.3 测试结果
可靠性测试结果见图3。
表3 按流程③设计的试验过程分析表
2 外层沉铜 2 μm 2 μm 3 全板电镀（一次镀够） 孔铜最小：25.4 μm 孔铜最小：33.6 μm 表铜控制：42 μm 表铜：(40.9~62.2) μm 4 树脂塞孔 塞孔饱满 塞孔饱满5 砂带磨板1 去除铜表面残留树脂 铜表面树脂削磨干净，去铜量为：1 μm 6 减铜 减铜至14 μm 最小表铜厚13.5 μm 7 砂带磨板2 保证最小表铜厚11 μm 最小表铜厚为11 μm 8 外层钻孔 / /9 外层沉铜（2） / /10 全板电镀（2） 满足最小孔铜25.0 μm 最小孔铜25.4 μm 最小表铜35 μm 表铜厚（37.2~50.8）μm
外层蚀刻 线宽/线距 按现有铜厚预大，负片蚀刻无法满足11
0.120 mm/0.12 mm ±20% 0.12 mm 的间距，蚀刻后存在线小等风险
表4 按流程④设计的试验过程分析表
1 钻通孔和树脂塞孔 0.25 mm 0.25 mm 2 全板电镀（一次镀够） 孔铜最小：20 μm 孔铜最小： 22 μm 表铜：(45~53) μm 3 树脂塞孔，用铝片选择性塞孔 塞孔饱满 塞孔饱满4 砂带磨板1 去除铜表面残留树脂 铜表面树脂削磨干净，表铜厚(37~46) μm 需测表铜厚 5 外层负片蚀刻 线宽/线距 按现有铜厚预大，负片蚀刻无法满足 0.120 mm/0.12 mm ±20% 0.12 mm 的间距，蚀刻后存在线小等风险
-41-
图3 一次板电到孔铜厚度流程可靠性测试结果
因此，总体节约成本为：1.99×21.50=42.79元。采用一次镀孔流程，省去了外层镀孔图形流程，节约了大量的干膜、药水的使用，不仅节约了成本，并且在一定程度上起到了节能环保的作用。
7 总结
通过试验结果可知：
（1）根据线宽、线距及包裹铜的特点，选择以上设计流程制作一次镀孔流程，不仅能满足客户的孔铜和表铜要求，而且能节省流程周转时间，提高生产效率；
（2）对树脂塞孔板流程优化后的成品可靠性测试可知，一次性镀够树脂塞孔孔铜在经受多层回流焊或漂锡之后，无孔壁分离现象，满足可靠性要求；
（3）树脂塞孔板走一次镀孔流程生产成本相对于走外层镀孔图形流程要底，在现有条件下人工成本和物料成本上升的情况下，能为公司效益提升做出不小的贡献。
参考文献
[1]叶应才. PCB树脂塞孔工艺技术浅析[C]. 印制电
路信息, 2010/Z1.
[2]欧植夫. 一种提升树脂、阻焊塞孔良率的新工艺
方法应用推广[C]. 印制电路信息, 2010/Z1.[3]刘秋华, 牟冬, 方庆玲, 丁杨, 罗琳, 许梦. 高厚径比多
种孔径选择性树脂塞孔工艺研究[J]. 印制电路信息, 2015/07.
[4]刘俊, 刘中山, 高勇. 树脂塞孔工艺不良解析与改善
探讨[J]. 印制电路信息, 2015/06.
第一作者简介
王佐，研发工程师，从事印制电路板高端产品及瓶颈技术研发工作4年，主要负责HDI 板及新产品技
术开发工作。
表5 不同流程下流程选择条件
流程① 流程② 流程③ 0.5 mm~7.5 mm / ＜3.0 mm
/ / / / 原有镀孔+树脂塞孔流程线宽≥0.12
间隙≥0.12 / / ≥8:1 正片，真空机塞孔线宽≥0.12
间隙≥0.18 / / ≥8:1 负片，真空机塞孔
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范文四：树脂塞孔工艺流程浅析
The Technology Description of Resin plugging PCB Products
PCB 树脂塞孔工艺技术浅析
叶应才
深圳崇达多层线路板有限公司
电话：+86-755-26068047，传真：+86-755-26068048，Email:ycye@suntakpcb.com
作者简介：
2002年毕业于北京理工大学，已从事8年线路板工艺技术和
研发工作，主导多类PCB 特别产品的研发和转量产工作，熟悉PCB
产品的应用和设计原理，以及产品的可靠性评估原理手法。
文章摘要：
随着装配元器件微小型化的发展，PCB 的布线面积，图案设计面积也在随之不断的减小。为了适应这一发展趋势，PCB 设计和制造者们也在不断的更新设计理念和工艺的制作方法。树脂塞孔的工艺也是人们在缩小PCB 设计尺寸，配合装配元器件而发明的一种技术方法。其大胆的设计构思和可规模化的生产确实在PCB 的制作领域发挥了极大的推动力，有效的提高了HDI 、厚铜、背板等产品的可靠性和制作工艺能力。了解和有效利用这一技术，也是许多PCB 业者正在努力进行中的工作。 文章概述了树脂塞孔的出现，发展和制作的技术方法，谨供大家参考。 关键词：树脂塞孔、盲孔填胶、埋孔填胶、叠层 Abstract:
Along with the development of the small dimension chip assembled, PCB ’s area of trace distribution and drawing design has become smaller and smaller with the new technologies. In order to keep up with this change, PCB’s designer and manufacturer are all renewing the design concept and technology of fabrication continuously. Resin plugged is one of technologies invented to reduce the size of PCB and fix to the chip assembly. The innovative concept and large-scale of operation of this technology really plays a integral role in the PCB ’s fabricated field, it can effectively improve the reliability and capability of the PCB product such as HDI, heavy copper, backplane, etc. Learning and using this kind of technology is an important role in utilizing new cutting edge applications. This article explains the advantages, appearance and development of the utilization of resin filled technology.
Key words: resin filling/plugged, blind via plugged, bury via plugged, stack up structure
1. 前言:
树脂塞孔的工艺流程近年来在PCB 产业里面的应用越来越广泛，尤其是在一些层数高，板子厚度较大的产品上面更是备受青睐。人们希望使用树脂塞孔来解决一系列使用绿油塞孔或者压合填树脂所不能解决的问题。然而，因为这种工艺所使用的树脂本身的特性的缘故，在制作上需要克服许多的困难，方能取得良好的树脂塞孔产品的品质。 2．树脂塞孔的由来 2．1电子芯片的发展
随着电子产品技术的不断更新，电子芯片的结构和安装方式也在不断的改善和变革。其发展基本上是从具有插件脚的零部件发展到了采用球型矩阵排布焊点的高度密集集成电路模块。从下图可以看到零部件的发展历程：
最早的CPU 286 CPU(插件脚) 奔腾系列CPU(插件脚)
球型排列的双核CPU 服务器CPU 2．2 两个人的相遇成就了树脂塞孔技术
在PCB 产业里边，许多的工艺方法都已经在行业内被广泛的应用，人们对于某一些工艺方法的由来基本上都已经不太关心。其实早在球型矩阵排列的电子芯片刚上市的时候，人们一直在为这种小型的芯片贴装元器件出谋划策，期望能从构造上缩小其成品的尺寸。
20世纪90年代，山荣公司(San-ei)开发了一种树脂，直接将孔塞住，然后在表面镀铜，主要是为了解决绿油塞孔容易出现的空内吹气的问题。因特尔将此种工艺应用到因特尔的电子产品中，诞生了所谓的Via in pad (部分厂也叫Via on pad)工艺。
从2002年以后的时间里，山荣公司生产的PHP-900系列树脂塞孔油墨被广泛的应用到因特尔和西门子等著名公司的网络服务器的产品当中。随着时间的推移，此种工艺逐渐被推广并不断的有新的应用。
3. 树脂塞孔的应用
当前，树脂塞孔的工艺主要应用于下列的几种产品中: 3． 1 Via in pad技术的树脂塞孔。 3.1.1 技术原理
A. 利用树脂将导通孔塞住，然后在孔表面进行镀铜。如下图：
传统设计 VIP设计（例图） B. 切片实例：
3.1.2 Via in pad 技术的优点 ● ●
缩小孔与孔间距，减小板的面积， 解决导线与布线的问题，提高布线密度。
3．2 内层树脂塞孔用 3.2.1 技术原理
使用树脂将内层的埋孔塞住，然后在进行压合。这种工艺平衡了压合的介质层厚度控制与内层埋孔填胶设计之间的矛盾。
● ●
如果内层埋孔没有被树脂填满，在过热冲击时板子会出现爆板的问题而直接报废； 如果不采用树脂塞孔，则需要多张PP 进行压合以满足填胶的需求，可是如此一来，层与层之间的介质层厚度会因为PP 片的增加而导致厚度偏厚。
3.2.2 例图
内层树脂填充
3.2.3 内层树脂塞孔的应用
● ● ●
内层树脂塞孔广泛的被应用于HDI 的产品中，以满足HDI 产品薄介质层需求的设计要求； 对于内层有埋孔设计的盲埋孔产品，因为中间结合的介质设计偏薄，往往也需要增加内层树脂塞孔的流程。
部分盲孔产品因为盲孔层的厚度大于0.5mm ，压合填胶不能把盲孔填满，也需要进行树脂塞孔将盲孔填满，避免后续流程中盲孔出现孔无铜的问题。
3.3 通孔树脂塞孔
在部分的3G 产品中，因为板子的厚度达到3.2mm 以上，人们为了或者提高产品的可靠性问题，或者为了改善绿油塞孔带来的可靠性问题，在成本的允许下，也采用树脂将通孔塞住。这是近段时间以来树脂塞孔工艺得以推广的一大产品类别。
4. 树脂塞孔的工艺制作方法 4.1 制作流程
以上介绍的3种类型的树脂塞孔具有不同的流程，分别如下： 4.1.1 Via in pad类型的产品
开料→钻孔→沉铜→板电→板电（加厚铜）→树脂塞孔→打磨→钻通孔→沉铜→板电→外层图形→图形电镀→蚀刻→阻焊→表面处理→成型→电测→FQC →出货 4.1.2 内层树脂塞孔类型产品
开料→埋孔内层图形→AOI →压合→钻孔→沉铜→板电→板电（加厚铜）→树脂塞孔→打磨→内层图形→AOI →压合→钻通孔→沉铜→板电→外层图形→图形电镀→蚀刻→阻焊→表面处理→成型→电测→FQC →出货 4.1.3 通孔树脂塞孔类型
开料→钻孔→沉铜→板电→板电（加厚铜）→树脂塞孔→打磨→外层图形→图形电镀→蚀刻→阻焊→表面处理→成型→电测→FQC →出货 4.2 流程中特别的地方 ●
从以上流程中，我们明显发现流程有所不同。一般我们的理解是，“树脂塞孔”以后紧接着就是“钻通孔和沉铜板电”流程的产品，我们都认为是Via in pad的产品；如果“树脂塞孔”以后紧接着的流程是“内层图形”，则我们认为是内层树脂塞孔产品；如果“树脂塞孔”以后紧接着的流程是“外层图形”； ●
以上不同种类的产品在流程上是有严格界定的，不能走错流程；
4.3 流程的改进
A. 对于采用树脂塞孔的产品，为了改善产品的品质，人们也在不断的进行流程的调整来简化他的生产流程，提高其生产的良率；
B. 尤其是对于内层塞孔的产品，为了降低打磨之后内层线路开路的报废率，人们采用了线路之后再塞孔的工艺流程进行制作，先完成内层线路制作，树脂塞孔后对树脂进行预固化，然后利用压合阶段的高温对树脂进行固化。
C. 在最开始的时候，对于内层塞孔，人们使用的是UV 预固+热固型的油墨，目前更多的时候直接选用了热固性的树脂，比较有效的提高了内层树脂塞孔的热性能。
4.4 树脂塞孔的工艺方法 4.4.1 树脂塞孔使用的油墨
A. 目前市场上使用于树脂塞孔工艺的油墨的种类也有很多。常见的有San-Ei ,Perters, Taiyo 等供应商的品牌。
B. 油墨的性能指标参数
4.4.2 树脂塞孔的工艺条件
A. 树脂塞孔的孔动则上万个，而且要保证不能有一个孔不饱满。这种万分之一的缺陷就会导致报废的几率，必然要求在工艺上进行严谨的思考和规范。
B. 良好的塞孔设备是必然的要求。目前使用于树脂塞孔的丝印机可以分为两大类，即真空塞孔机和非真空塞孔机。
图例：
真空丝印机 普通丝印机 4.4.3 普通丝印机的塞孔工艺
A. 丝印机的选择着重要考虑最大的气缸压力，抬网方式，刀架的平稳性以及水平度等；
B. 丝印的刮刀需要使用2CM 厚度，70-80度硬度的刮刀，当然，一定要具备耐强酸、强碱的特性； C. 丝印的网版选择可以选择丝网，也可以选择铝片；所要控制的是根据塞孔工艺条件的要求，选
择合适的丝网目数以及针对孔径的开窗大小；
D. 树脂塞孔所用的垫板有多种讲究，但是往往被工程师所忽略。垫板不仅起到导气的作用，还起
着支撑的作用。对于密集孔的区域，我们把垫板钻完了以后，整个区域都是空的，在这一位置，垫板出现弓起或形变，对于板的支撑力最差，这样会造成该位置塞孔的饱满度很差。所以在垫板制作的时候，要想办法克服大面积的空位的问题，目前最好的做法是使用只钻2/3深度的垫板。 E. 在印刷的过程中，最重要的是控制好印刷的压力与速度，一般来说，纵横比越大，孔径越小的
板，要求的速度越慢，压力要求越大。控制较慢的速度对于塞孔气泡的改善而言效果最好。 4.4.4 真空树脂塞孔机的塞孔工艺
由于真空树脂塞孔机昂贵的价格，以及其设备使用和维护技术的保密性，目前能够使用这种技术的PCB 厂家屈指可数。
VCP真空树脂塞孔机的塞孔技术主要是它有一个油墨夹和两个可以横动的塞控头，塞孔头里有许多的小孔。在设备抽好真空后，用活塞将油墨夹里的油墨推至塞孔头里的小孔，两个横动塞孔头先夹紧板子，然后通过塞孔头里许多小孔把油墨填入板子上的通孔或盲孔。板子垂直挂在真空厢内，
横动的塞孔头可以向下移动，直到把板里面的孔填满树脂为止。可以调节塞孔头与油墨的压力来满足塞孔饱满度的要求，不同的板子尺寸可以使用不同大小的塞孔头来塞孔。塞孔完成后，可以用刮刀浆塞孔油墨刮下再添加入塞孔油墨夹，重复利用。
目前还有一类真空塞孔机是借助于丝网进行印刷，采用CCD 对位系统对位，其操作类似于普通丝印，但是多了一道真空塞孔的流程。此类塞孔机塞孔的效果最好，但是因为昂贵的设备投资，目前还没有得到广泛的应用。
使用真空塞孔机对于解决树脂的气泡问题无疑是最好的方法，塞孔油墨的选择基本上也不会受工艺所限制。但是因为整板面都有树脂，给树脂的清除造成了很大的困难。需要借助良好的打磨机共同使用。
4.4.5 树脂塞孔后的打磨
A. 不织布磨板机或者砂带研磨机是做树脂塞孔的必不可少的设备，一方面要求设备要能有效的除掉板面的树脂，另一方面也要求铜面的粗糙度不能有擦花、刮痕等问题。
不织布研磨机 砂带研磨机 5． 树脂塞孔常见的品质问题及其改进方法 5．1 对于Via in pad产品 5.1.1 常见的问题 A. 孔口气泡 B. 塞孔不饱满 C. 树脂与铜分层
5.1.2 导致的后果
孔口气泡 塞孔不饱满 树脂与铜分层
A. 孔口上面没有办法做出焊盘；孔口藏气，芯片贴装吹气，也叫out-gassing B. 孔内无铜
C. 焊盘突起，导致贴不上元器件或元器件脱落
5.1.3 预防改善措施
A. 选用合适的塞孔油墨，控制油墨的存放条件和保质期，
B. 规范的检查流程，避免贴片位孔口有空洞的出现。即便能倚靠过硬的塞孔技术和良好的丝印条
件来提高塞孔的良率，但是万分之一的几率也能导致产品报废，有时仅仅因为一个孔的空洞造成孔上没有焊盘而报废实在可惜。这就只能通过检查来找出空洞的位置并进行修理的动作。当然，检查树脂塞孔的空洞问题历来也被人们所探讨，但似乎目前还没有什么好的设备能解决这一问题。而如何能让人工检查判断的准确性更高，也有许多不同的做法。
C. 选择合适的树脂，尤其是材料Tg 和膨胀系数的选择，合适的生产流程以及合适的除胶参数，方
能避免焊盘与树脂受热后脱离的问题。
D. 对于树脂与铜分层的问题，我们发现孔表面的铜厚厚度大于15um 时，此类树脂与铜分层的问题
可以得到极大的改善。（如下图）
铜厚＜15um （1次回流焊） 铜厚≥15um （3次回流焊） 5.2 内层埋孔, 盲孔塞孔树脂塞孔 5.2.1 常见的问题 A. 爆板
B. 盲孔树脂突起 C. 孔无铜
树脂突起 孔无铜
5.2.2 导致的后果
不用说，以上的几个问题都直接导致产品的报废。树脂的突起往往造成线路不平而导致开短路问题。
5.2.3 预防改善措施
A. 控制内层塞孔的饱满度是预防爆板的必要条件；如果选用在线路以后进行塞孔，则要控制好塞孔到压合之间的时间和板面的清洁性。
B. 树脂的突起控制需要控制好树脂的打磨和压平；
5.3 对于通孔的塞孔，问题相对少一些，在此不做特别讨论。 6．树脂塞孔技术的推广
随着树脂塞孔技术应用的熟练度不断的提高，以及类似于气泡等顽固问题的有效解决，树脂塞孔技术在不断的被推广。例如HDI 盲孔进行树脂塞孔填胶，叠层HDI 结果的内层埋孔VIP 工艺等等。
埋孔塞孔 盲孔塞孔 导电胶积层工艺
目前在行业通行的标准（IPC-6012-D ）里面，似乎还没有给出对于树脂塞孔的孔上面铜厚的要求，潜在的风险是，一旦树脂塞孔的孔上面电镀的铜厚偏薄，经过内层线路的表面处理，棕化处理以后，孔口上面的薄薄的铜会有被激光钻孔钻穿的可能，而且在电测试时是无法判定其有问题的。但这层薄薄的铜在耐高压等方面的品质着实让人担忧。
在此问题上，根据我们的实验数据，如能保证埋孔上面的铜厚大于15um ，符合Hoz 的完成铜厚要求，一般不会出现品质异常。当然，如果客户有更高的导通要求，则另当别论。 6． 结论
树脂塞孔的技术经过多年的发展，已经逐渐的被许多用户所接受，并不断的在一些高端产品上发挥其不可或缺的作用。尤其是在盲埋孔、HDI 、厚铜等产品上已经在广泛的应用，这些产品涉及到了通讯、军事、航空、电源、网络等等行业。作为PCB 产品的制造者，了解了树脂塞孔工艺的工艺特点，应用方法，我们还需要不断的提高树脂塞孔产品的工艺能力，提升产品的品质，
解决此类产品的相关工艺问题，真正用好并推广此类技术，实现更高技术难度PCB 产品的制作。
参考文献：
1． San-ei, Taiyo, Peters树脂塞孔油墨的data sheet
范文五：树脂塞孔工艺技术的研发
印制电路信息 2010 No.2 孔化与电镀 Metallization amp Plating 短评与介绍 Short Comment amp Introduction 树脂塞孔工艺技术的研发 赵志平 周 刚 (惠州中京电子科技股份有限公司，广东 惠州 516008) 摘 要 文章概述了树脂塞孔后直接进行压合的工艺流程和主要工艺参数，通过实验对树脂塞 孔范围进行评估与界定。通过研究开发树脂塞孔工艺，拓展了公司的产品范围和结构， 提升了工艺制造水平。 关键词 树脂塞孔;饱满度;气泡控制;范围界定 中图分类号:TN41 文献标识码:A 文章编号:1009-0096(2010)2-0031-04 Research in Resin Plug-Hole Process
Technology ZHAO Zhi-ping ZHOU Gang Abstract This paper summarizes the post-resin
plug holes directly Pressing the process and the mainprocess parameters through the
experiment to dene the scope of resin plug holes only a rst-order laser-blindburied holes.
Resin plug holes through research and development process expanding the companys
product rangeand structure of the enhanced technology and manufacturing standards. Key
words resin plug hole plumpness bubble control scoping 随着电子信息技术的发展，电子产品朝轻量 1 树脂塞孔缘由化、微型化、高速化方向发展，对印制线路板提出 树脂塞孔是积层法HDI板制程中不可缺少的一部了更高的要求，高密度连接(HDI)技术的时代， 分。在外层加工前，次外层的埋孔需要靠压合时的线宽与线距等将无可避免往愈小愈密的趋势发展， 半固化片或RCC来填充。由于半固化片或RCC中的也因而衍生出不同以往形态的PCB结构，如Via on 树脂含量有限，当遇到内层芯板较厚、孔径较大、Pad、Stack Via 等等(图1)，在此前提下内层埋孔 埋孔较多的情况时，半固化片或RCC在填充的同时通常被要求完全填满并研磨平整以增加外层的布线 会在板面上留下凹痕(图2)。这种情况会对后工面积，HDI树脂塞孔工艺技术应运而生。树脂塞孔作 序加工产生较大的影响，一方面是对外层线路的影为HDI中比较新，并决定未来HDI趋势走向的一种新 响，外层走线若恰好经过凹陷处，会造成线路缺口工艺，其发展程度反映了一个公司HDI的整体制作水 短路等缺陷;另一方面是板面不平整，介质层厚度平，同时也是各厂家极为保密的一项工艺技术。 -31-短评与介绍 Short Comment amp Introduction孔化与电镀 Metallization amp Plating 印制电路信息 2010 No.2 不均匀会对阻抗值产生影响，并且影响了传输讯号 高、对位精度高、压力大等特点。采用厚度为20 mm 的完整性。 的刮刀(图4)，硬度为70? 80?的特殊材质刀片， 由此可见，积层法HDI板的树脂塞孔工艺是决定 刀片伸出刀柄长度为30 mm，磨成8?角去推印。 HDI板质量水平的重要因素之一。 2 研发目的及意义 通过实验研发找到树脂塞孔后直接进行压合的 树脂塞孔工艺流程及参数，对HDI板树脂塞孔的内层 芯板厚度进行界定。在公司现有的机器设备情况下， 采用树脂塞孔后直接进行压合的生产工艺进行实验研 发，避免了昂贵的设备投入和复杂的工艺要求、拓展 了我司HDI类产品范围、提升了工艺制造水平、对公 图4 刮刀图 司的产业升级和战略转移有着重要的推动作用。 3.2.4 消泡设备 3 实验准备 塞孔后要使孔内树脂没有气泡，单从工艺上的 调整和现场操作管理是无法满足要求的，所以塞孔 3.1 板材准备 前树脂内的气泡控制是相当重要的，目前业界多使 三星HDI手机板40PNL，其中30PNL做树脂塞 用真空脱泡机，其价格昂贵，我们现使用普通的油 孔，10PNL未做树脂塞孔(压合后检查其对埋孔的 墨震荡机进行消泡处理。 填充情况，以界定树脂塞孔范围)，结构如图3。 3.3 物料准备 树脂塞孔材料由于要掩埋于内层，所以需要满 足各项性能测试及后续工艺的要求，主要有: (1)填塞树脂与孔壁、层压树脂之间要有足够 的结合力; 图3 HDI板结构图 (2)
树脂在Z轴较低的热膨胀系数，与层压的 FR-4树脂，孔壁铜的一致性，在热冲击实验后无爆 3.2 工具准备 裂、分层等缺陷; 3.2.1 铝片网 (3)足够的强度以保证塞孔时残留的气泡在热 冲击时不会造成缺陷; 使用0.2 mm厚的铝片网进行塞孔，在所有的塞 (4)树脂 内 的 有 机 溶 剂 的 含 量 决 定 塞 孔 固 化 孔位钻孔(注意不能有披锋和毛刺)，孔径略放大 后的树脂凹陷状况，所以无溶剂型树脂油墨有杰 0.05 mm，粘贴在丝网上进行塞孔。铝片网具有使用 出表现。 大的压力而不会产生较大变形的特征。 目前业界普遍使用的树脂油墨是日本SAN-EI公 3.2.2 导气板 司的PHP-900IR/DC系列，它们的树脂油墨无论从品 在普通的FR-4基板(蚀刻掉两面铜箔)上对应塞 质，还是加工性能都首屈一指，占据绝对的市场份 孔位钻孔，只是孔径加大到2 mm。由于导气板与板内 额，当然价格自然不菲。 的孔一一对应，使得孔内原有空气顺利排出，而不会阻 此次实验使用日本SAN-EI公司PHP-900IR-10FE 碍树脂的进入，一定程度上避免树脂内的气泡残留。 热固化型树脂油墨。 3.2.3 机器与刮刀 4 工艺流程及参数 采用双台面网印机进行塞孔，机器
具有稳定性 塞孔段的具体流程为: -32-印制电路信息 2010 No.2 孔化与电镀Metallization amp Plating 短评与介绍 Short Comment amp Introduction 棕化(孔壁粗化)?塞孔?热固化(高温烘 4.3 热固化烤)?压合?后工序 高温烘烤120 ?×30 min。4.1 棕化 微切片检查其塞孔情况，如图5。 从切片检查结果看，热固化后孔口树脂凹陷最 增加孔壁与树脂的结合力。采用棕化处理，结合 大为3 mil，孔内未
)。 表1 棕化线见明显气泡残留。力经测试没有任何不良，符合热冲击测试(表1
参数 4.4 压合监控项目 最佳范围 监控范围 采用专用的HDI压合程式，对其做树脂塞孔和未传送m/min 3.0 3.0?0.5 做树脂塞孔的板进行层压。H2SO4 5.0 5.0?1(V/V) 从图6、图7可明显看出未做树脂塞孔的板，H2O250 2.5 2.5?0.5 压合后埋孔位出现气泡且压合后埋孔位有明显的凹Cu2 ?30g/L ?30g/LTP-111 25(V/V) 25(V/V) 陷，很显然是半固化片中的树脂不足以填充埋孔而微蚀量 50u” 4070u” 造成的凹陷和气泡，这对品质产生了极大的隐患。拉力 ?0.5N/mm ?0.5N/mm4.2 塞孔 把板子棕化处理后，采用双台面网印机进行塞孔。板下垫上对应的导气板，铝片网置于板上方，调整导气板、待塞板、铝片网等相关项目的对准度和机器相关参数(表2)。 图6 未做树脂塞孔的板 表2 塞孔机参数项目 最佳范围 控制范围刮印速度/mm/s 100600 80625刮刀压力Mpa/kg/cm2 0.986.861070 0.787.8880刮刀角度/mm 120 025网版距离/mm 310 215墨刀压力/Mpakg/cm2 0.986.861070 0.787.8880 图7 未做树脂塞孔的板抬版高度/mm 015 020 进行树脂塞孔的板(图8、图9)压合后未见明 由于塞孔是在棕化后进行的，塞孔后直接进行压 显的气泡和板面凹陷，符合品质检验标准。合，如果板面氧化、刮花或有异物进入会导致压合后爆 通过上述的实验对比，对树脂塞孔的范围(只针对板问题，所以塞孔过程中的清洁问题显的尤为重要。 一阶盲埋孔板)定义为:内层芯板厚度不小于0.7 mm、 -33-短评与介绍 Short Comment amp Introduction孔化与电镀 Metallization amp Plating 印制电路信息 2010 No.2 埋孔孔径不小于0.25 mm时就要考虑进行树脂塞孔。 图11 热固后没有明显气泡残留图 图8 进行树脂塞孔的板 图9 进行树脂塞孔的板 图12 热冲击后切片图 5 实验及性能测试结果 5.1 实验结果 通过实验已经找出塞孔后直接压合的树脂塞孔 工艺流程和参数，并界定了树脂塞孔的范围(只针 对一阶盲埋孔板)，内层芯板厚度0.7 mm、埋孔孔 径0.25 mm 就需要增加内层树脂塞孔工艺流程。通过 图13 热冲
击后切片图 切片检查和各项性能测试证明树脂塞孔后无气泡、 分层等品质缺陷。 6 工艺要点 5.2 性能测试结果 6.1 塞孔的均匀性与饱满程度 热固化后切片检查塞孔情况(图10、图11)， 因此次实验板是采用树脂塞孔后直接层压的方 孔内未见明显气泡残留。对于塞孔后直接压合方式 式，所以只要全板塞得均匀，饱满就能达到相应的 的树脂饱满程度IPC没有具体的接受标准，只要不影 标准，这就对工艺有很高的要求，机器的稳定性， 响各项性能测试就可以。从切片结果看此板树脂塞 大压力下的重复精度;网板的尺寸稳定性;网印速 孔饱满程度最小达89，并无明显气泡残留，不会影 度、压力;刮刀的平直度，硬度选择，甚至是覆油 响各项性能测试。 刀的速度都显得十分的重要。 热冲击测试条件:288 ?浸锡三个循环。浸锡后 无论何种硬度的刮刀，保证是一个平面，就可 切片检查无起泡、分层现象为接受标准。热冲击测 以迫使树脂持续进入孔内;网印刀的速度与压力并 试后切片检查(图12、图13)无起泡、分层等品质 重，慢速度与大压力有利于塞孔的饱满;由于此板 缺陷，符合热冲击测试接受标准。 较厚且孔又小(板厚:0.7 mm;孔径:
孔内的树脂要求量多，所以覆油刀的速度压力选择 对控制树脂内气0.25 mm)，
泡、塞孔是否饱满至关重要。 6.2 气泡的控制 塞孔后残留的气泡对品质造成了致命的威胁， 所以气泡的控制显得尤为重要。使用消泡设备或长 图10 热固后没有明显气泡残留图 时间的静置以消除树脂油墨中的气泡;刮刀的速度 (下转第52页) -34-光-电印制板 Opto-electronic Introduction短评与介绍 Short Comment ampPrinted
Board 印制电路信息 2010 No.2 深圳麦逊电子有限公司作为深圳大族数控有限 公司下属控股子公司，双方公司在设备上为互补关 系;在设备需求、技术开发上都可以完全配合完成 设备的改善、功能增加、电测数据接口等需求。其 优势如下: (1)在进行多单元PCB测试时，电测设备进行 了对PCB上板边的序列号的自动识别，在进行完成电 测后，记录了此片PCB的测试情况，客户可以根据 图13 单轴平台移动式打标机 PCB的开短路情况判断是否需要进行报废。 (2)激光打标设备上配有CCD光学自动对位系 统，同时打标设备读入PCB资料，对资料进行分析后 进行打标。 (3)打标设备会读入电测结果，根据读入的 PCB资料与电测结果的合并后，生成打标资料。进行 打标前，首先读入PCB标号，然后进行打标。所以对 单元进行打标时，不会打错报废标识。 图14 双头双板带自动上下料台面移动式打标机 (4)对于要求双面打标的PCB，系统会进行自 动镜像，确保PCB双面打标正确。 3 裸PCB电测与激光打标有机结合的 (5)可以对打标PCB单元数据记录，根据PCB 优势 标号进行查询等功能。 (6)打标操作简单、直观，操作界面可以直接 传统的工艺方法是电测线与打标线分离，电测 显示图形，操作人员可以非常直观的观察到设备操 线的结果通过人工从电测线电脑中读出，人工提取 作情况。 后输入打标设备。电测与打标的无缝对接，实现了 (7)通过CCD光学技术，可以对完成打标后的 PCB与数据的自动传输。通过减少人工干预，保证了 PCB进行重新检测，确认打标效果。 打标的准确性，提高生产效率，极大的降低了人工 (8)在完成终检后才进行报废打标，也可以最 成本及客户投诉、索赔成本。其流程是:电测完成 大限度地保证夹具的安全及稳定性，不会因板上有 测试后，记录测试结果，激光打标设备根据测试结 大片的报废孔在测试时，造成对夹具的破坏。 PCI 果对PCB进行打标。 (上接第34页) 到目前.
