以下文章來(lái)源于字母哥電子技術(shù)，作者劉喜科

一、HDI應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著目前電子產(chǎn)品持續(xù)而迅速小型化、輕便化、多功能化的趨勢(shì)，高密度的安裝技術(shù)的發(fā)展，行業(yè)上對(duì)于作為原件載體和連接體的印制電路提出了更高的要求，以便其能夠成為具有高密度、高精度、高可靠性并且能大幅度提高組裝密度的電子元部件。因此應(yīng)用于新的PCB工藝技術(shù)的高密度互連HDI被廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品。而HDI疊孔技術(shù)作為HDI制作過(guò)程中比較高端的一種工藝技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)線路板內(nèi)部層次間的選擇性互聯(lián)，充分提高了線路板的布線密度以及空間利用率。盲孔疊孔制作過(guò)程中所采用的電鍍填孔工藝，可有效的提高線路板的焊接面積，消除虛焊的隱患，減少焊盤(pán)中盲孔焊接氣泡的產(chǎn)生，增強(qiáng)了焊接的可靠性，同時(shí)，填孔后線路板表面平整，有利于密集線路的制作，疊孔形成的銅柱提高了線路板的散熱功能。

二、疊孔分類(lèi)

① 一階HDI板（無(wú)埋孔）

②一階HDI板（有埋孔

③二階HDI板（含疊孔、階梯孔）

④二階HDI板（含疊孔、階梯孔、孔上墊

⑤三階HDI板（含疊孔、階梯孔）

⑥任意層互聯(lián)

三、實(shí)例研究

本文以六層帶疊加導(dǎo)通孔無(wú)鐵芯印制板的工藝為主要講解，重點(diǎn)介紹盲孔疊孔填孔制造工藝。

示例產(chǎn)品的技術(shù)要求：

--設(shè)計(jì)層數(shù)：6層

--芯板厚度：0.1mm（H/H）含銅

--板厚：0.38±0.05mm（成品）

--電鍍要求：所有盲埋孔做電鍍填孔工藝

--最小線寬/線距設(shè)計(jì)：2mil/2mil（局部削PAD保證線距）

--盲孔最小ring:設(shè)計(jì)：2mil

■ 疊孔制作圖示

此板盲孔的制作從芯板層開(kāi)始制作，每層均有盲孔設(shè)計(jì)，隨著層數(shù)的增加，盲孔疊孔數(shù)量亦隨之增加，疊孔制作過(guò)程如下圖：

■ 層壓結(jié)構(gòu)圖示

此板是以L3/4層作為母板，采用減成法進(jìn)行制作，共進(jìn)行兩次壓合，其壓合結(jié)構(gòu)如下圖：

■ 工藝流程

>>內(nèi)層制作流程（L3/4層）：

>>次外層制作流程（L2/5層）：

>>外層制作流程（L1/6層）：

注解：在各個(gè)層別制作過(guò)程中，共進(jìn)行了3次激光鉆孔，6次棕化減銅，3次電鍍流程，其中激光鉆孔前減銅是將銅箔減至7-9um厚度，為激光鉆孔預(yù)處理；圖轉(zhuǎn)前減銅是將銅箔減至精細(xì)線路制作要求的厚度。

■ 制作難點(diǎn)分解

1. 板薄：內(nèi)層芯板0.1mm H/HOZ（含銅），傳統(tǒng)水平線時(shí)易造成卡板；

2. 采用鐳射在0.1mm板厚上鉆通孔， 0.1mm的機(jī)械鉆生產(chǎn)成本較高，而對(duì)于0.1mm板厚上的鐳射鉆孔生產(chǎn)盡管大大降低了時(shí)間，卻對(duì)孔型、鐳射鉆參 數(shù)、鉆孔精度控制等技術(shù)提出了更高的要求；

3. 埋孔電鍍填孔，對(duì)通孔做電鍍填孔難度高，一方面填孔飽滿(mǎn)度很難保證，另一方面又要顧及到表銅的銅厚均勻性；

4. 盲孔電鍍填孔，不允許有空洞，且盲孔表面平整度小于10um；

5. 采用填孔工藝后，板面鍍銅均勻性控制難，薄板采用傳統(tǒng)垂直電鍍的鍍層均勻性控制；

6. 蝕刻后線寬/線距的控制，2mil/2mil±10%，所以面銅均勻性必須控制85%以上以滿(mǎn)足蝕刻的要求；

7. 盲孔疊孔對(duì)準(zhǔn)度的控制，上、下盲孔對(duì)準(zhǔn)度控制±1.5mil。

■ 設(shè)計(jì)調(diào)整

1. 由于板薄，在過(guò)水平線時(shí)，容易卷板，且水壓大時(shí)會(huì)造成板面上下受壓力過(guò)大，造成板裂等。因此在設(shè)計(jì)時(shí)采用兩面錯(cuò)位的方式在基材區(qū)鋪設(shè)銅皮，板邊四周采用流膠塊與大銅皮相結(jié)合的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能的增加板的應(yīng)力；

2. 因內(nèi)層埋孔需采用電鍍填孔的方式，按現(xiàn)行的工藝制程能力是極難制作的，所以鐳射時(shí)采用制作盲孔的形式，即鐳射不射穿L4的銅皮形成盲孔，利于電鍍填孔；

3. 盲孔填孔工藝的選擇，采用專(zhuān)用填孔藥水，確保盲孔表面平整度；

4. 由于線路密集且最小線寬/線距只有2mil/2mil，必須確保面銅的均勻性，保證蝕刻均勻性，因此采用傳統(tǒng)垂直電鍍時(shí)，必須改良電鍍方式，選用特制邊框夾具進(jìn)行垂直電鍍，并能有效控制電銅均勻性；

5.因盲孔疊孔對(duì)準(zhǔn)度要求高，必須建立一套系統(tǒng)的對(duì)位控制程序，保證盲孔對(duì)準(zhǔn)度以及上、下盲孔疊孔對(duì)準(zhǔn)度。

■ 實(shí)際制作過(guò)程控制

1. 板內(nèi)圖形輔助設(shè)計(jì)：

考慮到芯板較薄，蝕刻后基板與殘銅受力不均勻，容易造成板裂，因此在設(shè)計(jì)時(shí)基材區(qū)采用鋪設(shè)陰陽(yáng)銅粒或銅皮,如下圖：

2. 由機(jī)械鉆孔設(shè)計(jì)

考慮到芯板無(wú)通孔設(shè)計(jì)，不利于電鍍時(shí)藥水交換，故利用在圖形間采用平均分布鉆排氣孔的方式來(lái)滿(mǎn)足電鍍藥水交換的充分性,從而確保面銅的均勻性，排氣孔設(shè)計(jì)見(jiàn)下圖 ：

3. 對(duì)位控制系統(tǒng)：

3.1 影響盲孔的疊孔精度的最主要的影響因素就在于圖形的對(duì)位精度及層間的AB差，影響疊孔對(duì)位精度的主要因素魚(yú)骨圖分布如下：

3.2. 對(duì)位系統(tǒng)選擇：

a.內(nèi)層埋孔及圖形，均以同一系統(tǒng)的機(jī)械鉆孔定位，同時(shí)制作出第一次壓合的靶標(biāo)圖形；

b.次外層鐳射孔D23、D54：分別以?xún)?nèi)層L3、L4圖形靶標(biāo)定位；

c.次外層線路：以第一次壓合后X-RAY孔對(duì)位，同時(shí)制作出第二次壓合的靶標(biāo)圖形；

d.外層鐳射孔D12、D65：分別以次外層L2、L5圖形靶標(biāo)定位；

e.外層線路：以第二次壓合后X-RAY孔定位；

通過(guò)以上的控制點(diǎn)確保了埋孔、內(nèi)層線路、次外層線路、次外層盲孔、外層線路、外層盲孔均在同樣的對(duì)位控制系統(tǒng)上，因此板件的對(duì)準(zhǔn)度也得到有效的控制。

通過(guò)以上對(duì)位系統(tǒng)的選擇與控制，實(shí)現(xiàn)了各層次盲孔間的精準(zhǔn)疊加，如下圖：

通過(guò)上述的控制系統(tǒng),疊孔精度可以做到±1.5mil以?xún)?nèi),且從上述控制系統(tǒng)中可以看出，層別圖形對(duì)位精度及層間對(duì)位精度是影響盲孔疊孔精度的最關(guān)鍵因素。通過(guò)對(duì)以上對(duì)位系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)沉淀以及改進(jìn)，已成功應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)制造中，已成功制作出10層HDI銅柱疊孔板，如上圖。

4. 盲孔電鍍填孔

盲孔結(jié)構(gòu)與通孔結(jié)構(gòu)不同,通孔在攪拌等外力作用下,鍍液在板兩面形成壓力差進(jìn)行藥水交換,就可得到較好的銅沉積.而盲孔電鍍,鍍液完全是僅靠一個(gè)開(kāi)口進(jìn)行藥水交換,依靠物理作用是很難完成的,因此,必須依靠化學(xué)添加劑的控制而完成的,其次是適當(dāng)進(jìn)行攪拌輔助完成的.這里用到了電鍍填孔藥水及特殊參數(shù)。電鍍填孔化學(xué)添加劑主要成分及作用如下:

a.加速劑:加速銅的沉積;

b.整平劑:如整平劑吸附在高電流區(qū)時(shí),可以抑制銅的沉積,對(duì)表面或孔壁凹凸不平區(qū)有整平作用;

c.抑制劑:填孔時(shí)對(duì)銅的沉積有抑制作用,抑制高電流區(qū)電鍍銅的沉積速率,同時(shí)提高低電流區(qū)電鍍銅沉積;

通過(guò)對(duì)電鍍填孔參數(shù)的調(diào)整，每一層盲孔的填孔率均能達(dá)到85%以上，盲孔凹陷小于15um，實(shí)現(xiàn)了多階HDI板盲孔疊孔的制作，如下圖：

5. 電鍍均勻性的控制：

此板內(nèi)層芯板厚度不到0.1 mm(次外層0.2-0.25mm,外層0.3-0.33mm),板件很軟,根本不足以支撐銅缸內(nèi)浮架,加工過(guò)程中板件容易變形彎曲,甚至卷板,鍍層均勻性根本不能得到有效保證.為了有效保證鍍層均勻性,因此采用專(zhuān)用的電鍍夾具框來(lái)實(shí)現(xiàn)薄板電鍍工藝。上、下夾具框各一個(gè)以及相對(duì)應(yīng)鉚釘孔組成一套完整的薄板夾具框，在與夾具對(duì)應(yīng)尺寸的薄板上鉆相應(yīng)的鉚釘孔，在沉銅板電前，根據(jù)相對(duì)應(yīng)的鉚釘孔把板鉚在上、下夾具框中，形成一個(gè)帶框的薄板，如下圖。此薄板夾具框利用覆銅板板框及鉚釘實(shí)現(xiàn)飛巴上夾具與加工板件的電流傳導(dǎo)，由于有覆銅板板框，電鍍飛巴與銅缸浮架的受力通過(guò)夾具框來(lái)分擔(dān)，從而避免了薄板在加工過(guò)程中的變形，確保鍍層均勻性，實(shí)現(xiàn)薄板在垂直電鍍線的正常加工。

四、結(jié)論分享

1. 通過(guò)對(duì)HDI板整個(gè)生產(chǎn)時(shí)的對(duì)位系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)有效的控制，提高了盲孔的疊孔精度，使盲孔的疊孔精度小于1.5mil；

2. 電鍍過(guò)程中采用輔助薄板電鍍夾具以及電鍍參數(shù)、藥水的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了盲孔填孔、孔面凹陷小、表銅均勻性高的目的。

3. 由于盲孔在電鍍過(guò)程中需要進(jìn)行電鍍填孔，表銅的厚度亦較大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)2/2mil精細(xì)線路的制作，故在電鍍后線路制作前，采用減銅的方法，使面銅厚度達(dá)到精細(xì)線路的制作要求。