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LDP对HDI板盲孔孔形改良的测试与评估(一)

【来源:PCB制造科技】【编辑:丁胜一】【时间: 2008-5-23 9:14:58】【点击:

东莞生益电子有限公司 丁胜一

摘要:本文通过试用SYE两家板材供应商的LDP制作专用试板,对HDI板盲孔孔形及其可靠性进行测评,以考察其盲孔金属化的品质,为HDI板盲孔加工品质的持续改善提供参考。

1. 前言

当前,HDI板制作难度的不断增加,需求量的持续增长,HDI板日益成为PCB制造企业生产效益的主要来源之一,相应提高HDI板的生产品质和生产效率十分重要,尤其是提升高数量(少数HDI板单面盲孔数超10万)的微盲孔(直径4~8mil)加工品质和生产效率显得尤为关键。目前,CO2激光加工盲孔是激光法制造积层多层HDI板中的一种常用加工方法,CO2激光加工技术也在生产过程中不断发展、完善。目前面临的主要问题是如何在CO2激光成孔的质量和效率之间寻求平衡,提高盲孔的加工精度,适应不同客户对盲孔介质材料和规格的要求等。本文通过试用LDP制作large window工艺试板,用CO2激光加工盲孔,并对HDI板盲孔孔形及其可靠性进行测评,以考察其盲孔金属化品质,以期寻求一种改良盲孔品质的方法。

2. HDI板盲孔切片合格率现状分析

目前,我司对所有HDI板在沉铜工序后做首板/抽样盲孔切片监控,其中每台CO2激光钻孔机的首板做1~2panels,取切片6pcs;对首板认可的HDI板每60panels抽lpanels,取切片2pcs,由物理测试室对盲孔切片进行检查分析。根据物理测试室的分析,HDI板盲孔切片的主要缺陷(与钻孔有关)有:孔形差、拐角铜簿、拐角裂缝、折镀等,盲孔切片缺陷实例分析如表2-1(见下页) :

以上盲孔均为我司三台激光钻孔机,在正常钻孔参数下生产,盲孔介质材料均为FR4(1080系列)。主要的制作工艺为Large window,在激光钻孔、钻孔、PTH后制作盲孔切片所拍摄的图片。

3. 盲孔缺陷原因分析

2005年每月HDI板盲孔切片主要缺陷统计如下表所列:

分析说明 :由上述图表可知,“孔形差”占到2005年盲孔切片主要缺陷的近一半,其次是拐角问题(包括拐角铜簿、拐角开路、拐角裂缝、折镀),这两项缺陷是盲孔切片主要缺陷的重点。

经长期观测分析,“孔形差”多数是由于玻璃纤维突出引起的(如表2-1中图④、图⑥所示) ;拐角铜簿、拐角开路、拐角裂缝、折镀等拐角问题同样与盲孔孔壁的玻璃纤维突出有直接关系(如表2-1中图①、图②所示) ;而侧噬超差(孔口悬铜、孔底凹噬)主要与conformal mask工艺的激光钻孔参数偏大以及沉铜前的Desmear有关:孔粗超差则直接反应出了玻璃纤维突出对孔壁质量的影响。

由此可见,“玻璃纤维突出”是以FR4(1080系列)为盲孔介质材料的HDI板的盲孔缺陷的关键诱因,在我司当前CO2激光钻孔机的加工能力条件下,减少盲孔孔壁的玻璃纤维的突出,是改善盲孔品质的一个关键途径,最直接的方法是改良FR4(1080系列)的玻璃纤维结构及其特性,从而达到盲孔孔形的改良。

4. 相关试验及其结果分析

当前已有不少PCB制造企业采用LDP制作HDI板,并已经实行量产。为了考察LDP对我司HDI盲孔加工的实际效果,以下分(I)LDP结构分析:(Ⅱ)用LDP做激光钻孔试验;(Ⅲ)对LDP制作HDI板的盲孔可靠性测试等三个方面进行相关测试与评估:

I.LDP结构分析
(1)LDP简介
LDP是Laser Drilling Prepreg的简称,即“可激光钻孔的粘结片”,据LDP生产商介绍,其优点有:
①优良的激光钻孔性能;
②低热涨系数和良好的尺寸稳定性;
③表面平滑且具有较好的平整度;
④高开纤利于耐金属离子迁移;
⑤有利于积层法多层板的高刚性化;
⑥可使用常规的层压、蚀刻等加工工艺进行加工等。
LDP有—上述的优点,是由于LDP与普通玻璃布粘结片有如下不同点:经纬纱数不同,厚度不同,相同布重的可激光钻孔玻璃布厚度薄一些,可激光钻孔玻璃布的经纬纱散开和扁平,空隙小。此外,激光钻孔布加入了有利于吸收激光的化学成分。
(2)试用LDP的结构分析
此次试用的LDP有两种,分别是生益科技LDP:S0401(1080)、宏仁电子LDP-1078,其主要性能参数如下表一所列:

两种LDP与FR4(1080)玻璃纤维的微观图如下表二所列:

说明:
① 表4-2中S0401(1080)为生益科技LDP,配方:普通树脂+1080玻璃纤维布,图中玻璃纤维束纵向平均宽度约382μm,横向平均宽度约278μm,高开纤结构,玻璃纤维几乎无间隙。
② 表4-2中1078为宏仁电子LDP,配方:MPP-97树脂+1078玻璃纤维布,图中玻璃纤维束纵向平均宽度约450μm,横向平均宽度约273μm,高开纤结构,玻璃纤维无间隙。
③ 表4-2中1080为普通FR4玻璃纤维布,其配方为GA-HF-14树脂+1080玻璃纤维布,图中玻璃纤维束纵向平均宽度约292μm,横向平均宽度约345μm,玻璃纤维间隙尺寸70μmxl31μm。

II. 用LDP做激光钻孔试验
在了解了LDP的基本特性后,此次测试选取了上述两家主要板材供应商生益科技、宏仁电子的
可激光钻孔的粘结片制作专用HDI试板,通过激光钻孔试验测试、评估LDP的激光钻孔以及成孔的效果,并与我司当前使用的普通FR4粘结片的HDI盲孔(如表2-1所示)做比对,以检验其对HDI盲孔的改良效果。
试板物料:生益科技LDP:S0401(1080)、宏仁电子LDP:1078;
试板制作:选取生益科技芯板与S0401(1080)、宏仁电子芯板与1078,用积层法压制4层HDI板,代号分别为“LDP01”、“LDP02”。


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