孔化与电镀PCB的结构正在不断地缩小,如线竞、孔径或SMD盘,为大布线空间,可将孔集成在SMD盘内或BGA盘内。为了使连接盘表面平整以便元器件的互连,盘内孔需要采取某种形式的塞孔方式。一般地,盘内孔有三种形式,如圄1所示。
盘内微导通孔(如激光盲孔):即盲孔一种深盲孔:采用逐次压合技术1盘内孔技术1.1激光盲孔或微导通孔目前,激光盲孔的盘内孔工艺已是相当成熟。借助这项技术,将腾出PCB的表面空间,加布线密度,即便是激光盲孔孔径非常小(钻孔孔径2nir4nhl孔深2ni「4nil>.经验表明,为了保证连接(焊)盘的平整性,盲孔必须塞孔。激光盲孔可以用电镀填孔,也可以用树脂塞孔然后再将表面镀平整。但不论怎样,为了保证盘的表面平整性,整平这一步是必不可少的。
1.2通孔(见)与激光盲孔的盘内孔相比,通孔的盘内通孔就不如前者来得那幺普遍了,不过后者应用正曰趋流行。盘内通孔有几大优点如下:举例来讲,BGA的再配置层在PCB的另一面,需要的空间就要多得多。
在BGA焊接时,通孔能起导热作用,将有源器件的热量迅速转移。)缩短导电距离,有效改善信号芫整丨生问题。
孔化与电镀丨a)埋孔与盲孔的塞孔示例,(b非导电油墨塞盘内通孔2塞孔高分子材料用于塞孔盛行已久。但一直仅限于高端电子产品,塞孔材料的成熟以及相应的工艺直至*近才得到飞速发展。
*早采用塞孔技术的是芯片封装基板或手持消费类电子产品等。这些产品往往很容易受到布线空间的限制。其板厚一般在Li~a8nBl之间。这些产品的厚径比通常在10:1以下。
然而现在,几乎所有类型的电子产品如高端的电信产品、电脑网络甚至是芯片封装测试设备都要求采用塞孔技术。这些产品的PCB厚度可达6nm,而通孔孔径为a2nm(电镀以后厚径比达到40:1)。而一般电镀后的高厚径比大约为1S1所以,这样高的厚径比超越了现有的技术水平,如芯片封装基板或手持设备。
3塞孔材料从本质上来讲,共有两种塞孔材料。一种材料是导电的,而另一种则是不导电的。对这两种类型的材料而言,下述的材料特性应予以足够重视:无论是低于还是高于Tg时的CTE值,都应尽可能与PCB接近;树脂在孔内固化以后,应不影响其表面镀铜层的可靠性。
3.1导电油墨塞孔一词,往往在很多场合会引起误解,因为对很多人来讲,导电油墨究竟是用于电子信号的传输还是用于导热还没有弄清楚。起初,很多导电油墨是用于电子信号传输的。这种油墨*典型的当属环氧树脂与铜银颗粒的混合物了,见圄4,在现在含银颗粒的导电油墨的使用越来越多,主要是因为在焊接过程中,利用导电油墨良好的导热性以保护热敏元器件。虽然如此,导电油墨用于电气互连也并非没有‘用武之地“,不过主要是用于低端的电子产品,这些产品的PCB对电镀通孔的要求不是很高。
3.2非导电油墨目前导电油墨塞孔曰趋盛行。*早认为银浆贯孔的散热性更好,这种观点已经过时。很多专家声称,P导电油墨塞孔其散热性能与银浆贯孔的散热性相当,甚至更好,见圄导电油墨是环氧树脂体系的,并加入无机材料,如陶瓷粉或铜颗粒。
典型的非导电油墨塞孔(油墨是Peters的4塞孔方式随着塞孔技术的应用越来越广泛,塞孔方式也越来越多样化。塞孔需要考虑的一个非常重要的因素就是所用材料的成本。银浆贯孔的成本非常高,所以控制产品良率,尽可能达到100%非常重要。而当采用马f导电油墨时,由于塞孔方式较多,材料的浪费已不是主要的考虑因素。其余重要因素有:纽扣状电镀通孔的塞孔(见圄6)(a1纽扣状镀通孔,(b)全板电镀通孔纽扣状镀通孔是通过圄形电镀工艺制作的。先是外层贴干膜,然后只对通孔部分进行曝光和显影,*后进行圄形电镀。待外层干膜去除后,通孔孔口就留下了铜环。铜环镀铜层的厚度在一定程度上就能说明孔内的镀层厚度。
4.1丝网印刷或网版印刷*传统的塞孔方式是丝网印刷或网版印刷。
这种方式仍是*常用的塞孔方式,尤其是在银浆贯孔时。
塞孔可采用半自动设备。有时,会将PCB放在真空台面上。真空台面有助于将孔塞满。当孔的厚径比超过10:1时,真空台面更能体现其实用性。当需要多次印刷时,真空台面还有助于排除气泡。
4.2辊涂方式一GIT在曰本,cjt已开发了单面辊涂的方式。辊子上带有塞孔油墨,并被辊涂到PCB的表面。当辊子接触到PCB时,辊子表面的塞孔油墨将“无处遁形”,而不得不进入孔内。
这种方法对使用寿命很长的目导电油墨很适用,其主要的缺点就是电镀通孔的厚径比不能超过12:1.塞孔机合用于对高厚径比孔的塞孔。事实上,即使是30:1厚径比的孔也可以一步塞满,而不产生任何气泡,而且这种机器可以在真空条件下进行塞孔。在真空条件下,可双面同时进行塞孔,或是当盲孔孔径超过1:1时,可以提供更大的操作窗口。
塞孔时,板子垂直置于塞孔机内。借助于压力保持不变的塞孔头,沿着板子向下运动,将油墨塞入孔内,可以是单面塞孔,也可以是双面同时进行塞孔。
不过,双面塞通孔时需要在真空条件下进行。
如果机器设置为单面塞孔模式,另一个塞孔头就收集孔内溢出的油墨。这些油墨可以回收利用。如果板子表面不是很平整,有垫圈的塞孔头可能会在板面残留油墨。为了保持板面的洁净,在研磨时应将残留的油墨清除掉。
由于采用非导电油墨塞孔,效果非常好。很多PCB知名制造厂家已经购置了这种设备,以用于高厚径比孔的塞孔。
在PCB表面不使用网版而直接塞孔也是可行的。
而且在纽扣装电镀通孔塞孔时(见圄8),这种塞孔方法是行之有效的,虽然不是很常用。虽然要求塞孔,而且通孔厚径比高达30:1的PCB不是很常见,但是MASS塞孔机对厚径比为30:1甚至更高的通孔塞孔还是能够胜任的。
5研磨除局旨5.1砂带研磨塞孔以后,为了将板面的残留油墨除去,应进行研磨。对常规全板电镀通孔来讲,一般只要求去除树脂凸瘤和树脂沾污。而对纽扣装通孔来讲,需要研磨的东西就多了一点,不仅仅是树脂还有板面的铜环。
在Build-up工艺中,研磨去除树脂是司空见惯的。一直以来,都习惯用陶瓷辊。另一种常用方法就是采用砂带研磨设备。这些机器均可用于塞孔工艺。
然而,当要求塞孔的基板厚度变厚时,去除树脂用整平“一词来表达,就显得不是很贴切了。
板子越厚,板面的厚度变化就越大。这是因为叠合在一起的层越多,因板子内部树脂分布不均而造成表面不平整的几率就越大。这时,即使研磨整平,也无济于事。
其实,研磨的作用就是将不平整的表面整平,去除残留油墨和板面铜环,同时不能将表面铜研磨掉的太多。采用研磨技术,若是基板表面不平整,很容易将凸出部位的铜磨掉,造成露基材。若是这样,板子将不得不报废。事实上,很多公司采用手持的自动或半自动研磨机(半自动研磨机如MASSQibH的SVK)用于研磨,以保证真正需要研磨的部分得到研磨。
(下转第72页)孔化与电镀印制电路信息2如5Wo.e……htto要求。为满足精细线路检测要求,仅仅更换一个放大倍数文更高的检测镜头是远远不够的,必须从源头设计开始对AOI设备作系统改进。
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上海美维科技有限公司www.pcbadv.com供稿(上接第43页)砂带与陶瓷辊对整平来讲,效果非常好,但对不平整的表面来讲,效果不是很理想。
*好的模拟手工研磨的自动研磨机当属Pola Mhssa的湿式轨道研磨机,见圄10.该设备自动化程度高,操作窗口大,即使是表面不是很平整的基板,其研磨效果仍然很理想。这种机器有两对刷辊,刷辊与刷辊之间的间距为15cm,刷辊前后摇摆,幅度为15印每10个传输轮之间有水洗。刷辊是Pola Missa的专利设计。其表面不是刚性的,允许板面厚度均匀部分顺利通过。从另一个角度来讲,这样设计的刷辊可以很好地除去所有的残留油墨和铜环。
16非导电油a塞孔,并且孔口镀锏,6次漂锡6结论盘内孔技术曰趋成熟,不仅仅局限于薄基板,而且在高层数PCB中得到应用。就目前的工艺技术水平来讲,对厚径比超过10:1的通孔进行塞孔,并进行研磨,已经不是问题了。对于高厚径比孔的一个理想的解决方法就是采用MASSVCP塞孔设备,同时配合使用PolaMassa的湿式轨道式研磨机。若是这样的话,那幺盘内孔技术将变得很容易。EZ31