傳統(tǒng)PCB板鉆孔受鉆頭影響，鉆孔直徑達到0.15mm時，成本已經(jīng)很高，很難再提高。 HDI板的鉆孔不再依賴傳統(tǒng)的機械鉆孔，而是采用激光鉆孔技術(shù)。 （所以有時也叫鐳射板。）HDI板的孔徑一般為3-5mil（0.076-0.127mm），線寬一般為3-4mil（0.076-0.10mm），尺寸墊可以大大提高。因此，單位面積上可以獲得更多的電路分布，高密度互連由此而來。

　　HDI技術(shù)的出現(xiàn)適應(yīng)并推動了PCB行業(yè)的發(fā)展。這使得可以在 HDI 板中布置更密集的 BGA、QFP 等。目前HDI技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，其中一階HDI已廣泛應(yīng)用于0.5PITCH BGA的PCB生產(chǎn)。

　　HDI技術(shù)的發(fā)展推動了芯片技術(shù)的發(fā)展，芯片技術(shù)的發(fā)展反過來又促進了HDI技術(shù)的完善和進步。

　　目前0.5PITCH BGA芯片已經(jīng)逐漸被設(shè)計工程師采用，BGA的焊腳也逐漸從中心挖空或中心接地的形式轉(zhuǎn)變?yōu)橹行挠行盘栞斎胼敵鲂枰呔€的形式。

　　因此，一階HDI板已經(jīng)不能完全滿足設(shè)計師的需求，二階HDI開始成為研發(fā)工程師和PCB廠商共同關(guān)注的目標。一階HDI技術(shù)是指激光盲孔僅連接表層及其相鄰次層的成孔技術(shù)。二階HDI技術(shù)是對一階HDI技術(shù)的改進，包括直接從表面鉆出的激光盲孔。到第三層，以及從表層到第二層再從第二層到第三層兩種形式，難度遠大于一階HDI技術(shù)。

　　二。材料：

　　一、材料分類

　　a.銅箔：構(gòu)成導(dǎo)電圖形的基本材料

　　b.芯板（CORE）：線路板的骨架，雙面覆銅板，可用于內(nèi)層制作的雙面板。

　　c.半固化片（Prepreg）：生產(chǎn)多層板不可缺少的材料，芯板與芯板之間的粘合劑，同時起絕緣作用。

　　d.阻焊油墨：具有板面防焊、絕緣、防腐蝕等作用。

　　e.字符油墨：標識作用。

　　f.表面處理材料：包括鉛錫合金、鎳金合金、銀、OSP等。

　　2.層壓絕緣層材料

　　HDI絕緣層使用的特殊材料RCC：

　　涂膠膜銅箔（Resin Coated Copper）是指在電鍍銅箔上涂上一層特殊的樹脂膜層。這層薄膜可以完全覆蓋內(nèi)層線路形成絕緣層。

　　主要有兩種類型：B stage（Mitsui）和 B+C stage（Polyclad）

　　HDI板的基本結(jié)構(gòu)和制造工藝介紹

　　特點：

　　*無玻璃介質(zhì)層，易鐳射及等離子微孔。

　　*薄介電層。

　　*極高的剝離強度。

　　*韌性高，操作方便。

　　*表面光滑，適合微窄電路蝕刻。

　　涂膠膜銅箔（Resin Coated Copper）：一般來說，HDI板的激光鉆孔是在涂膠膜銅箔上打孔?？讖降男螤钆c一般機械鉆孔的形狀并不完全相同。激光鉆孔的形狀為倒置的梯形。在一般機械鉆孔中，孔的形狀為柱形?？紤]到激光鉆孔的能量和效率，鐳射孔的孔徑尺寸不能太大。一般為0.076-0.10mm。

　　HDI板所需的其他材料如：板料；半固化片和銅箔等沒有特殊要求。由于激光板的電流一般不會太大，所以電路的銅厚一般不會太厚。內(nèi)層一般為1盎司，外層一般為半盎司底銅鍍至1盎司成品銅厚。板材的厚度一般較薄。并且由于RCC只含有樹脂，不含玻璃纖維，所以使用RCC的HDI板的硬度/強度一般比同厚度的其他PCB要差。

　　三。流程：

　　下面我們以一塊2+4+2的8層板為例來說明HDI的制作過程：

　　1.開料（CUT）

　　開料是將原覆銅板切割成可以在生產(chǎn)線上制作的板子的過程。

　　2.內(nèi)層干膜：（INNER DRY FILM）

　　內(nèi)層干膜是將內(nèi)層線路圖形轉(zhuǎn)移到PCB板上的過程。

　　在PCB制作中我們會提到 圖形轉(zhuǎn)移這個概念，因為導(dǎo)電圖形的制作是PCB制作的根本。所以圖形轉(zhuǎn)移過程對PCB制作來說，有非常重要的意義。

　　內(nèi)層干膜包括內(nèi)層貼膜、曝光顯影、內(nèi)層蝕刻等多道工序。內(nèi)層貼膜就是在銅板表面貼上一層特殊的感光膜。這種膜遇光會固化，在板子上形成一道保護膜。曝光顯影是將貼好膜的板將進行曝光，透光的部分被固化，沒透光的部分還是干膜。然后經(jīng)過顯影，褪掉沒固化的干膜，將貼有固化保護膜的板進行蝕刻。再經(jīng)過退膜處理，這時內(nèi)層的線路圖形就被轉(zhuǎn)移到板子上了。

　　我們最主要考慮的是布線的最小線寬、間距的控制及布線的均勻性。因為間距過小會造成夾膜，膜無法褪盡造成短路。線寬太小，膜的附著力不足，造成線路開路。所以電路設(shè)計時的安全間距（包括線與線、線與焊盤、焊盤與焊盤、線與銅面等），都必須考慮生產(chǎn)時的安全間距。

　　3.黑化和棕化：（BLACK OXIDATION）

　　黑化和棕化的目的

　　1. 去除表面的油污，雜質(zhì)等污染物；

　　2. 增大銅箔的比表面，從而增大與樹脂接觸面積，有利于樹脂充分擴散，形成較大的結(jié)合力；

　　3. 使非極性的銅表面變成帶極性CuO和Cu 2 O的表面，增加銅箔與樹脂間的極性鍵結(jié)合；

　　4. 經(jīng)氧化的表面在高溫下不受濕氣的影響，減少銅箔與樹脂分層的幾率。內(nèi)層線路做好的板子必須要經(jīng)過黑化或棕化后才能進行層壓。它是對內(nèi)層板子的線路銅表面進行氧化處理。一般生成的Cu 2 O為紅色、CuO為黑色，所以氧化層中Cu 2 O為主稱為棕化、CuO為主的稱為黑化。

　　4.層壓：（PRESSING）

　　1. 層壓是借助于B階半固化片把各層線路粘結(jié)成整體的過程。這種粘結(jié)是通過界面上大分子之間的相互擴散，滲透，進而產(chǎn)生相互交織而實現(xiàn)。

　　2. 目的：將離散的多層板與黏結(jié)片一起壓制成所需要的層數(shù)和厚度的多層板。

　　排版

　　將銅箔，黏結(jié)片（半固化片），內(nèi)層板，不銹鋼，隔離板，牛皮紙，外層鋼板等材料按工藝要求疊合。如果六層以上的板還需要預(yù)排版。

　　層壓過程

　　將疊好的電路板送入真空熱壓機。利用機械所提供的熱能，將樹脂片內(nèi)的樹脂熔融，借以粘合基板并填充空隙。

　　層壓首先需要考慮的是對稱性。因為板子在層壓的過程中會受到壓力和溫度的影響，在層壓完成后板子內(nèi)還會有應(yīng)力存在。因此如果層壓的板子兩面不均勻，那兩面的應(yīng)力就不一樣，造成板子向一面彎曲，大大影響PCB的性能。

　　另外，就算在同一平面，如果布銅分布不均勻時，會造成各點的樹脂流動速度不一樣，這樣布銅少的地方厚度就會稍薄一些，而布銅多的地方厚度就會稍厚一些。為了避免這些問題，在設(shè)計時對布銅的均勻性、疊層的對稱性、盲埋孔的設(shè)計布置等等各方面的因數(shù)都必須進行詳細考率。

　　5.鉆盲埋孔：（DRILLING）

　　印制板上孔的加工形成有多種方式，目前使用最多的是機械鉆孔。機械鉆孔就是利用鉆刀高速切割的方式，在板子（母板或子板）上形成上下 貫通的穿孔。對于成品孔徑在8MIL及以上的穿孔，我們都可以采用機械鉆孔的形式來加工。

　　目前來說，機械孔的孔徑必須在8mil以上。機械鉆孔的形式?jīng)Q定了盲埋孔的非交叉性。就以我們這塊八層板而言，我們可以同時加工3 6層的埋孔、12層的盲孔和7 8層的盲孔等等形式。但如果設(shè)計的是既有3-5層的埋孔，又有4-6層的埋孔，這樣的設(shè)計在生產(chǎn)上將無法實現(xiàn)。另外，從前面的層壓我們可以了解到對稱的必要性，如果此時不是3-6層的埋孔而是3-5層或4-6層的埋孔，制作難度與報廢率將大幅提高，其成本將是3-6層埋孔的6倍以上。

　　6.沉銅與加厚銅（孔的金屬化）

　　電路板的基材是由銅箔，玻璃纖維，環(huán)氧樹脂組成。在制作過程中基材鉆孔后孔壁截面就是由以上三部分材料組成。電路板的基材是由銅箔，玻璃纖維，環(huán)氧樹脂組成。在制作過程中基材鉆孔后孔壁截面就是由以上三部分材料組成。

　　孔金屬化就是要解決在截面上覆蓋一層均勻的，耐熱沖擊的金屬銅?？捉饘倩褪且鉀Q在截面上覆蓋一層均勻的，耐熱沖擊的金屬銅。

　　流程分為三個部分：一去鉆污流程，二化學(xué)沉銅流程，三加厚銅流程（全板電鍍銅）。

　　孔的金屬化涉及到一個制成能力的概念，厚徑比。厚徑比是指板厚與孔徑的比值。

　　當板子不斷變厚，而孔徑不斷減小時，化學(xué)藥水越來越難進入鉆孔的深處，雖然電鍍設(shè)備利用振動、加壓等等方法讓藥水得以進入鉆孔中心，可是濃度差造成的中心鍍層偏薄仍然無法避免。這時會出現(xiàn)鉆孔層微開路現(xiàn)象，當電壓加大、板子在各種惡劣情況下受沖擊時，缺陷完全暴露，造成板子的線路斷路，無法完成指定的工作。

　　所以，設(shè)計人員需要及時的了解制板廠家的工藝能力，否則設(shè)計出來的PCB就很難在生產(chǎn)上實現(xiàn)。需要注意的是，厚徑比這個參數(shù)不僅在通孔設(shè)計時必須考慮，在盲埋孔設(shè)計時也需要考慮。

　　7.第二層內(nèi)干膜

　　3-6層埋孔金屬化后，我們用樹脂油墨塞住孔，然后我們的板將轉(zhuǎn)移回內(nèi)部干膜，制作內(nèi)部電路的第3層和第6層。完成第 3 層和第 6 層后，我們將板變黑或變褐，然后將其發(fā)送到第二層層壓。由于與前面的步驟相同，因此不再詳細描述。

　　8.二次貼合（HDI壓板）

　　HDI板壓板：因為HDI的絕緣層厚度比較薄。因此，壓板比較困難。由于同等厚度的LDP的強度比RCC好很多，流速也較慢，因此更容易控制。

　　內(nèi)層有盲埋孔的線路更容易因為凹陷而造成開路。因此，如果內(nèi)層有盲埋孔，外層的電路設(shè)計應(yīng)盡量避開內(nèi)盲埋孔的位置。至少線路不應(yīng)該穿過盲埋孔的中間位置。

　　另外，如果壓板時第二層和倒數(shù)第二層之間的埋孔過多，由于形成了通道，上側(cè)的介電層厚度會比下層的厚度薄在壓板過程中。介電層的厚度。因此，在電路設(shè)計時應(yīng)盡量減少此類孔的數(shù)量。

　　CO 2 激光盲孔制造的工藝有很多種，各有優(yōu)缺點。開銅窗法（ Conformal mask）是目前業(yè)界最成熟的CO 2 激光盲孔制作工藝。這種加工方法是采用圖案轉(zhuǎn)移工藝，蝕刻表面的銅箔層，蝕刻出需要激光加工的孔徑。然后根據(jù)銅膜的坐標程序，用比要加工的孔徑尺寸更大的激光束加工相同尺寸的小窗口。這種加工方法多用于多層多層板的減材制造過程中。 SYE 即此工藝用于制作CO 2 激光盲孔。

　　9.Conformal Mask

　　1、Conformal Mask是激光打孔的前期準備工序。它分為兩部分：Conformal mask1和Conformal mask2。

　　2、Conformal mask1是通過在上下的銅箔上劃線，蝕刻出母板外圍與子板外層盲孔（激光孔）之間的PAD對應(yīng)的銅箔子板兩側(cè)，同時蝕刻母板 上部對應(yīng)設(shè)置在子板兩側(cè)的自動曝光機對準目標的銅箔，用于生產(chǎn)保形掩模2和激光鉆孔。

　　3、Conformal mask2是在電路板上下兩面的銅箔上，在每個激光孔的位置蝕刻一個比激光孔稍大的窗口，通過做CO 2 激光加工的線條。

　　10. 激光鉆孔

　　由于用激光對HDI板用樹脂燃燒樹脂形成連通盲孔是用激光鉆的，當激光從上向下鉆時，能量逐漸減小，所以隨著孔徑不斷加深, 孔的直徑不斷變小。激光孔的孔徑一般為4-6mil（0.10-0.15mm）。根據(jù)IPC6016，孔徑<<=0.15mm的孔稱為微通孔。

　　如果孔徑大于0.15mm，一次鉆孔困難，但需要螺旋鉆孔，導(dǎo)致鉆孔效率降低。成本急劇上升。目前激光打孔一般采用三槍成孔，激光打孔速度一般為每秒100-200次。并且隨著孔徑的縮小，鉆孔速度明顯加快。

　　例如：當孔徑為0.100mm時，鉆孔速度為每秒120次?？讖綖?.076mm時，鉆孔速度為每秒170個孔。

　　11. 激光鉆孔金屬化

　　由于HDI板的激光鉆孔是通過激光鉆孔，激光鉆孔時的高溫會燒毀孔壁。燒焦的熔渣粘附在孔壁上，同時由于激光的高溫燃燒，第二層銅被氧化。因此，鉆孔后的微孔需要在電鍍前進行預(yù)處理。由于板的孔徑比較小，不是通孔，孔內(nèi)的焦炭殘渣很難清除。去毛孔的時候需要用高壓水沖洗。

　　對于圣2階HDI板的封裝形式，需要特殊的盲孔電鍍和銅填充技術(shù)，成本會大大增加，所以目前只用于一些高端產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)。

　　12、第三次內(nèi)層干膜

　　在金屬化盲孔之后，將執(zhí)行第二個 Conformal mask1。然后開始二次外層圖的制作，即內(nèi)層干膜工藝返回到第2層和第7層圖。成品電路將送至黑化工序進行氧化處理。然后將第三次層壓 PCB。

　　層壓板將進行第三次盲孔蝕刻銅1和第二盲孔蝕刻銅2的生產(chǎn)。這是為第二次激光鉆孔做準備。由上可知，對于二階HDI需要經(jīng)過多次對齊，因此對齊誤差也會累積，這也是二階HDI剔除率較大的原因之一。

　　就制作難度而言，二階HDI板的各種設(shè)計從簡單到難的順序如下：

　　1.有1-2層和2-3層孔。 2.只有1-3層孔。 3.有1-2層和1-3層孔。 4.有2-3層和1-3層孔。 5.有1-2層，2-3層，1-3層孔。

　　1、設(shè)計HDI孔時，盡量采用對稱設(shè)計。上面只列出了一側(cè)，另一側(cè)是相同的。

　　2.上述孔均為HDI孔 13.第二次激光鉆孔 14.機械鉆孔（鉆通孔） 15.去鉆沉銅（P.T.H）

　　將盲孔和通孔金屬化在一起

　　至此，HDI的特殊過程結(jié)束，正常轉(zhuǎn)移到普通板的過程結(jié)束。

　　16. 干膜和圖案電鍍

　　外層圖案轉(zhuǎn)移的原理與內(nèi)層圖案轉(zhuǎn)移相似。兩者都使用感光干膜和照相的方法在板上印刷電路圖案。

　　外干膜和內(nèi)干膜的區(qū)別是：

　?、?如果采用減影法，外層干膜與內(nèi)層干膜相同，負片為板。板子的固化干膜部分就是電路。去除未固化的膜，酸蝕后退膜，電路圖形因膜的保護而留在板上。

　?、?如果采用正常方法，外層干膜采用正片。板子的固化部分為非電路區(qū)（基材區(qū)）。去除未固化膜后，進行圖案電鍍。有膜的地方不能電鍍，沒有膜的地方先鍍銅再鍍錫。去除薄膜后，進行堿性蝕刻，最后去除錫。電路圖案保留在板上，因為它受到錫的保護。

　　17. Wet film (solder mask) WET FILM SOLDER MASK

　　1、概念：阻焊工藝是在板子表面增加一層阻焊層。這層阻焊層稱為阻焊層（Solder Mask）或阻焊油墨，俗稱綠油。其作用主要是防止導(dǎo)體線路出現(xiàn)不良鍍錫，防止線路之間因潮濕、化學(xué)藥品等原因造成的短路，生產(chǎn)裝配過程中操作不良引起的斷路，絕緣，耐各種惡劣環(huán)境，以確保印制板的功能等

　　2、原理：目前PCB廠家使用的這層油墨基本都是使用液態(tài)感光油墨。制作原理部分類似于線圖的轉(zhuǎn)移。它還使用薄膜來阻擋曝光并將阻焊圖案轉(zhuǎn)移到PCB表面。具體流程如下：

　　前處理 》涂裝 》預(yù)烘 》曝光 》顯影 》UV固化 》熱固化

　　與此過程相關(guān)的是soldmask 文件。涉及的工藝能力包括阻焊層對位精度、綠油橋尺寸、過孔的制作方法、阻焊層厚度等參數(shù)。同時，阻焊油墨的質(zhì)量也會對后期的表面處理、SMT貼裝、儲存和使用壽命產(chǎn)生很大的影響。此外，整個過程耗時長，制造方法多，因此是PCB生產(chǎn)中的重要工序。

　　目前，過孔的設(shè)計和制造方式是很多設(shè)計工程師比較關(guān)心的問題。阻焊層引起的明顯問題是PCB質(zhì)檢工程師檢查的重點項目。

　　18.選擇性浸金（IMMERSION GOLD）

　　化學(xué)鍍鎳/金是對鍍層后需要電鍍的外露部分進行表面處理的一種方法。

　　深亞電子 高精密多層pcb工業(yè)級線路板廠家,20年豐富制板經(jīng)驗，提供PCB線路板、 PCB設(shè)計、BOM配單、FPC柔性板、SMT貼裝一站式服務(wù)！