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印刷线路板高精密度化技术概述

  印刷线路板高精密度化是指采用细密线宽/间距、微小孔、狭窄环宽(或无环宽)和埋、盲孔等技术达到高密度化。而高精度是指“细、小、窄、薄”的结果必然带来精度高的要求,以线宽为例:0.20mm线宽,按规定生产出0.16-0.24mm为合格,其误差为(0.20土0.04)mm;而0.10mm的线宽,同理其误差为(0.10±0.02)mm,显然后者精度提高1倍,依此类推是不难理解的,因此高精度要求不再单独论述。但却是生产技术中一个突出的难题。

  (1)细密导线技术:今后的高细密线宽/间距将由0.20mm-0.13mm-0.08mm—0.005mm,才能满足SMT和多芯片封装(MultichipPackage,MCP)要求。因此要求采用如下技术。

  ①采用薄或超薄铜箔(<18um)基材和精细表面处理技术。

  ②采用较薄干膜和湿法贴膜工艺,薄而质量好的干膜可减少线宽失真和缺陷。湿法贴膜可填满小的气隙,增加界面附着力,提高导线完整性和精度。

  ③采用电沉积光致抗蚀膜(Electro—depositedPhotoresist,ED)。其厚度可控制在5-30/um范围,可生产更完美的精细导线,对于狭小环宽、无环宽和全板电镀尤为适用,目前全球已有十多条ED生产线。

  ④采用平行光曝光技术。由于平行光曝光可克服“点”光源的各向斜射光线带来线宽变幅等的影响,因而可得线宽尺寸精确和边缘光洁的精细导线。但平行曝光设备昂贵,投资高,并要求在高洁净度的环境下工作。

  ⑤采用自动光学检测技术(AutomaticOpticInspection,AOI)。此技术已成为精细导线生产中检测的必备手段,正得到迅速推广应用和发展。如速超电路内外层各有10台AOI专门用来检测内层的图形。

  (2)微孔技术表面安装用的印刷线路板的功能孔主要是起电气互连作用,因而使微孔技术的应用更为重要。采用常规的钻头材料和数控钻床来生产微小孔的故障多、成本高。所以印刷线路板高密度化大多是在导线和焊盘细密化上下功夫,虽然取得了很大成绩,但其潜力是有限的,要进一步提高细密化(如小于0.08mm的导线),成本急升,因而转向用微孔来提高细密化。

  近几年来数控钻床和微小钻头技术取得了突破性的进展,因而微小孔技术有了迅速的发展。这是当前印刷线路板生产中主要突出的特点。今后微小孔形成技术主要还是靠先进的数控钻床和优良的微小头,而激光技术形成的小孔,从成本和孔的质量等观点看仍逊色于数控钻床所形成的小孔。

  ①数控钻床,目前数控钻床的技术已取得了新的突破与进展。并形成了以钻微小孔为特点的新一代数控钻床。微孔钻床钻小孔(小于0.50mm)的效率比常规的数控钻床高1倍,故障少,转速为11-15r/min;可钻0.1-0.2mm微孔,采用含钴量较高的优质小钻头,可三块板(1.6mm/块)叠起进行钻孔。钻头断了能自动停机并报知位置,自动更换钻头和检查直径(刀具库可容几百支之多),能自动控制钻尖与盖板之恒定距离和钻孔深度,因而可钻盲孔,也不会钻坏台面。数控钻床台面采用气垫和磁浮式,移动更快、更轻、更精确,不会划伤台面。这样的钻床,目前很紧俏。

  ②激光打孔,常规的数控钻床和钻头来钻微小孔的确存在很多问题。曾阻碍着微小孔技术的进展,因而激光蚀孔受到重视、研究和应用。但是有一个致命的缺点,即形成喇叭孔,并随着板厚增加而严重化。加上高温烧蚀的污染(特别是多层板)、光源的寿命与维护、蚀孔的重复精度以及成本等问题,因而在印刷线路板生产微小孔方面的推广应用受到了限制。但是激光蚀孔在薄型高密度的微孔板上仍得到了应用,特别是在MCM—L的高密度互连(HDI)技术,如M.C.Ms中的聚酯薄膜蚀孔和金属沉积(溅射技术)相结合的高密度互连中得到应用。在具有埋、盲孔结构的高密度互连多层板中的埋孔形成也能得到应用。但是由于数控钻床和微小钻头的开发和技术上的突破,迅速得到推广与应用。因而激光钻孔在表面安装印刷线路板中的应用不能形成主导地位。但在某个领域中仍占有一席之地。

  ③埋、盲、通孔技术埋、盲、通孔结合技术也是提高印制电路高密度化的一个重要途径。一般埋、盲孔都是微小孔,除了提高板面上的布线数量以外,埋、盲孔都是采用“最近”内层间互连,大大减少通孔形成的数量,隔离盘设置也会大大减少,从而增加了板内有效布线和层间互连的数量,提高了互连高密度化。所以埋、盲、通孔结合的多层印刷线路板比常规的全通孔板结构,在相同尺寸和层数下,其互连密度提高至少3倍,如果在相同的技术指标下,埋、盲、通孔相结合的印刷线路板,其尺寸将大大缩小或者层数明显减少。因此在高密度的表面安装印刷线路板中,埋、盲孔技术越来越多地得到了应用,不仅在大型计算机、通讯设备等中的表面安装印刷线路板中采用,而且在民用、工业用的领域中也得到了广泛的应用,甚至在一些薄型板中也得到了应用,如各种PCMCIA、Smard、IC卡等的薄型六层以上的板。

  埋、盲孔结构的印刷线路板,一般都采用“分板”生产方式来完成,这就意味着要经过多次压板、钻孔、孔化电镀等才能完成,因而精密定位是非常重要的。

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