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高密度多层电路板用的材料有哪些类型

  多层电路板一向都采用通孔电镀制造,约1990年以后陆续有各种增层技术被提出,而同时也有许多增层制程用材料被开发出来。若不包括特殊制作方法,较一般性的增层材料有三类,它们各为感光树脂、热硬化树脂、及附树脂铜箔,依据操作模式也可将其他材料融入分成三类基材。着次70是一般性高密度增层电路板的一些优劣特性比较。由于高密度增层板的逐渐普及,不但厂商众多而且材料特性也不断变化,因此对特定的产品作介绍未必恰当。而且对特殊的供应商及使用者,许多的评价也会和表中的判断有所不同,因此表列内容仅供参考

  各树脂系统会针对制程需求对应调整特性,而其特性是由基本树脂单体(Monomer)往51、硬化剂(Hardener)注52、安定剂(Stabilizer)、添加剂(Additive)、填料(Filler)等搭配而成。液态树脂的诉求与止焊漆油墨类似,主要仍以有利于涂布符合最终产品特性为重。真空压合薄膜则诉求类似一般干膜,但树脂必须具有介电材料的特性。热压合式的材料,则应具备传统胶片的特性反应。

  一感光型介电材料

  这类的材料多是由感光性止焊漆系列产品所发展出来的,它的微孔形成是使用底片曝光制造完成,由于不分孔密度可以一次作出所有微孔(via)。因此在高密度增层板开发初期十分被看好,在微孔加工后必须靠化学铜及电镀铜形成线路连接。为了提高与化学铜的密着性,必须在化学铜前作出表面粗度以提升铜的结合力。由于并不使用铜箔,所以会探用全板电镀全蚀刻制程或半加成法(SAP-SemiAdditiveProcess)制作线路。

  由于感光性介电材料必须顾及材料的物理性质和感光性,因此在材料的配方控制上较困难。这类的树脂有液态油墨及薄膜形式两种。液态产品可以使用网印法、帘幕涂布法、滚轮涂布法等作涂装,由于平整度较不易控制,因此采用的材料特性、压合或涂布机具、操作条件等都必须恰当控制与选择。

  虽然树脂薄膜制作成本较高,但在作业、厚度控制、清洁度方面有较大的优势,因此也有部分的产品作成薄膜形式。由于要压膜在有凹凸的面上,因此以真空压膜机进行薄膜压合。

  光成孔技术是以底片进行孔位的影像转移,进行UV感光、显影等程序制作出小孔。显影液随使用的树脂系统不同,而有碱性水溶液、有机溶剂两种系统产品。水溶液系统的环保问题相对较小,溶剂型产品则较为麻烦,但某些产品为了整体树脂特性,仍会使用溶剂型设计。

  二热硬化树脂材料

  这类树脂会采用二氧化碳雷射或UV雷射作微孔加工,因此树脂的配方并不需要考虑感光性。相对的树脂使用弹性就较宽,而产品的物性相对的也较容易达成。一般这类的树脂系统特性需求,主要着重在雷射光的吸收率、荧光反射特性、抗化学性、粗化适用性等特性。

  这类树脂产品有液态油墨及薄膜两类,经过涂布或压膜后进行雷射钻孔,之后藉电镀进行层间导通及线路制作。由于无面铜,因此必须进行化学铜处理作为电镀的种子层。为了确保铜与树脂间的结合力,必须先将树脂表面粗化获得锚接(Anchor)力,一般可以达到的拉力值约为0.8〜1.2kg/cm。

  液态树脂基本的涂布方法与感光树脂相同,薄膜型材料也与感光型相似。一般常见于高密度增层电路板的膜厚度,分布在40〜80//m之间。由于板面没有铜皮,不论是感光或热硬化树脂,因蚀刻量较少而有利于细线路制作。

  三附树脂铜皮材料(RCC-ResinCoatedCopperFoil),或称背胶铜皮

  这类材料主要是为了符合传统的电路板制作模式而开发,做法是在铜皮粗化面上涂布B阶热硬化树脂。使用的铜皮厚度,一般为12#m或18//m较多,但特殊用途会使用超薄铜皮。树脂厚度必须依据填充量需求决定,一般都以压后的厚度为指标。

  由于有铜皮压合的程序,因此结合力来自于树脂熔融与铜皮的接着力,其铜皮拉力较稳定类似于传统电路板。而使用热压合技术及传统堆栈作法,在使用的工具及操作方面有较佳兼容性,制程容易导入是它被广泛使用的原因,有多家厂商投入生产。

  这类材料在高密度增层板开发初期,会以影像转移及蚀刻在铜箔上开出铜窗(ConformalMask),因而此类制程被称为Conformalmask法。数年后由于雷射技术的进步加上制程技术的渐趋成熟,部分加工也开始探用雷射直接加工的模式,因而此类制程被称为LDD-LaserDirectDrill注53法。由于有面铜的遮蔽,增层后的整个板面都被铜箔所覆盖,如何作基准辨识是一个必须面对的问题,这就是所谓的工具系统搭配性,制作及设计时必须列入考虑。

  这类材料在制作线路时仍必须依赖蚀刻,且其蚀刻量比无铜皮的电路板大得多,因此不利于线路精度的控制。这也是为何近来许多的铜皮制造商,纷纷投入薄铜皮的开发制作。

  四其他类型材料

  当然高密度增层电路板使用的材料不仅止于前面所述,尚有不同的形态产品被使用或开发中。例如某些产品对于无强化纤维的结构不满意,但若加入纤维又不利于加工。因此为了改善电路板物理特性,会使用特殊扁平玻纤材料制作雷射加工层。这时不但压合制程及涨缩设计必须重新考虑,雷射加工的条件也必须重新调整。

  至于相当知名的ALIVH制程,其胶片是使用Aramid纤维不织布含浸树脂,如此材料较容易作雷射加工。

  B2IT是以银膏形成凸块(bump)用以贯穿胶片,之后再以压合的方式作铜皮结合,因此所使用的银胶较特殊,而对胶片的选择则限制较少。

  美国Goretex公司使用PTFE纤维制作出有纤胶片,因为使用PTFE可以降低介电常数,因此有利于高速传输产品。

  五高频化的材料趋势

  从个人计算机的演进,可看出CPU世代交替的速度愈来愈快,消费者应接不暇,当然对大众而言是好事。但对PCB的制作却又是进一步的挑战。因为高频化,须要基材有更低的Dk与Df值。

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