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高密度多層電路板用的材料

2020-05-19 12:01:49 517

多層電路板一向都采用通孔電鍍制造,約1990年以后陸續有各種增層技術(shù) 被提出,而同時(shí)也有許多增層制程用材料被開(kāi)發(fā)出來(lái)。若不包括特殊制作方 法,較一般性的增層材料有三類(lèi),它們各為感光樹(shù)脂、熱硬化樹(shù)脂、及附樹(shù)脂 銅箔,依據操作模式也可將其他材料融入分成三類(lèi)基材。著(zhù)次70是一般性高 密度增層電路板的一些優(yōu)劣特性比較。由于高密度增層板的逐漸普及,不但廠(chǎng) 商眾多而且材料特性也不斷變化,因此對特定的產(chǎn)品作介紹未必恰當。而且對 特殊的供應商及使 用者,許多的評價(jià) 也會(huì )和表中的判斷 有所不同,因此表列內容僅供參考


各樹(shù)脂系統會(huì ) 針對制程需求對應 調整特性,而其特性是由基本樹(shù)脂單體(Monomer )往51 、硬化劑(Hardener )注52 、安定劑 (Stabilizer)、添加劑(Additive)、填料(Filler)等搭配而成。液態(tài)樹(shù)脂的 訴求與止焊漆油墨類(lèi)似,主要仍以有利于涂布符合最終產(chǎn)品特性為重。真空壓 合薄膜則訴求類(lèi)似一般干膜,但樹(shù)脂必須具有介電材料的特性。熱壓合式的材 料,則應具備傳統膠片的特性反應。


高密度電路板
圖1 高密度電路板是電子行業(yè)發(fā)展趨勢



一 感光型介電材料

這類(lèi)的材料多是由感光性止焊漆系列產(chǎn)品所發(fā)展出來(lái)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 在高密度增層板開(kāi)發(fā)初期十分被看好,在微孔加工后必須靠化學(xué)銅及電鍍銅形 成線(xiàn)路連接。為了提高與化學(xué)銅的密著(zhù)性,必須在化學(xué)銅前作出表面粗度以提 升銅的結合力。由于并不使用銅箔,所以會(huì )探用全板電鍍全蝕刻制程或半加成 法(SAP-Semi Additive Process)制作線(xiàn)路。


由于感光性介電材料必須顧及材料的物理性質(zhì)和感光性,因此在材料的配 方控制上較困難。這類(lèi)的樹(shù)脂有液態(tài)油墨及薄膜形式兩種。液態(tài)產(chǎn)品可以使用 網(wǎng)印法、簾幕涂布法、滾輪涂布法等作涂裝,由于平整度較不易控制,因此采 用的材料特性、壓合或涂布機具、操作條件等都必須恰當控制與選擇。


雖然樹(shù)脂薄膜制作成本較高,但在作業(yè)、厚度控制、清潔度方面有較大的 優(yōu)勢,因此也有部分的產(chǎn)品作成薄膜形式。由于要壓膜在有凹凸的面上,因此 以真空壓膜機進(jìn)行薄膜壓合。


光成孔技術(shù)是以底片進(jìn)行孔位的影像轉移,進(jìn)行UV感光、顯影等程序制 作出小孔。顯影液隨使用的樹(shù)脂系統不同,而有堿性水溶液、有機溶劑兩種系 統產(chǎn)品。水溶液系統的環(huán)保問(wèn)題相對較小,溶劑型產(chǎn)品則較為麻煩,但某些產(chǎn) 品為了整體樹(shù)脂特性,仍會(huì )使用溶劑型設計。


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圖2 多層電路板對pcb廠(chǎng)家的要求非常



二 熱硬化樹(shù)脂材料

這類(lèi)樹(shù)脂會(huì )采用二氧化碳雷射或UV雷射作微孔加工,因此樹(shù)脂的配方并不需要考慮感光性。相對的樹(shù)脂使用彈性就較寬,而產(chǎn)品的物性相對的也較容 易達成。一般這類(lèi)的樹(shù)脂系統特性需求,主要著(zhù)重在雷射光的吸收率、熒光反 射特性、抗化學(xué)性、粗化適用性等特性。


這類(lèi)樹(shù)脂產(chǎn)品有液態(tài)油墨及薄膜兩類(lèi),經(jīng)過(guò)涂布或壓膜后進(jìn)行雷射鉆孔, 之后藉電鍍進(jìn)行層間導通及線(xiàn)路制作。由于無(wú)面銅,因此必須進(jìn)行化學(xué)銅處理 作為電鍍的種子層。為了確保銅與樹(shù)脂間的結合力,必須先將樹(shù)脂表面粗化獲 得錨接(Anchor)力,一般可以達到的拉力值約為0.8?1.2kg/cm。


液態(tài)樹(shù)脂基本的涂布方法與感光樹(shù)脂相同,薄膜型材料也與感光型相似。 一般常見(jiàn)于高密度增層電路板的膜厚度,分布在40?80 // m之間。由于板面 沒(méi)有銅皮,不論是感光或熱硬化樹(shù)脂,因蝕刻量較少而有利于細線(xiàn)路制作。



三 附樹(shù)脂銅皮材料,或稱(chēng)背膠 銅皮

這類(lèi)材料主要是為了符合傳統的電路板制作模式而開(kāi)發(fā),做法是在銅皮粗 化面上涂布B階熱硬化樹(shù)脂。使用的銅皮厚度,一般為12 # m或18 // m較 多,但特殊用途會(huì )使用超薄銅皮。樹(shù)脂厚度必須依據填充量需求決定,一般都 以壓后的厚度為指標。


由于有銅皮壓合的程序,因此結合力來(lái)自于樹(shù)脂熔融與銅皮的接著(zhù)力,其 銅皮拉力較穩定類(lèi)似于傳統電路板。而使用熱壓合技術(shù)及傳統堆棧作法,在使 用的工具及操作方面有較佳兼容性,制程容易導入是它被廣泛使用的原因,有 多家廠(chǎng)商投入生產(chǎn)。


這類(lèi)材料在高密度增層板開(kāi)發(fā)初期,會(huì )以影像轉移及蝕刻在銅箔上開(kāi)出銅 窗(Conformal Mask),因而此類(lèi)制程被稱(chēng)為Conformal mask法。數年后由 于雷射技術(shù)的進(jìn)步加上制程技術(shù)的漸趨成熟,部分加工也開(kāi)始探用雷射直接加 工的模式,因而此類(lèi)制程被稱(chēng)為L(cháng)DD-Laser Direct Drill注53法。由于有面 銅的遮蔽,增層后的整個(gè)板面都被銅箔所覆蓋,如何作基準辨識是一個(gè)必須面 對的問(wèn)題,這就是所謂的工具系統搭配性,制作及設計時(shí)必須列入考慮。


這類(lèi)材料在制作線(xiàn)路時(shí)仍必須依賴(lài)蝕刻,且其蝕刻量比無(wú)銅皮的電路板大 得多,因此不利于線(xiàn)路精度的控制。這也是為何近來(lái)許多的銅皮制造商,紛紛 投入薄銅皮的開(kāi)發(fā)制作。


pcb廠(chǎng)家

圖3 電路板廠(chǎng)家應加快技術(shù)研發(fā)



四 其他類(lèi)型材料

當然高密度增層電路板使用的材料不僅止于前面所述,尚有不同的形態(tài)產(chǎn) 品被使用或開(kāi)發(fā)中。例如某些產(chǎn)品對于無(wú)強化纖維的結構不滿(mǎn)意,但若加入纖 維又不利于加工。因此為了改善電路板物理特性,會(huì )使用特殊扁平玻纖材料制 作雷射加工層。這時(shí)不但壓合制程及漲縮設計必須重新考慮,雷射加工的條件 也必須重新調整。


至于相當知名的ALIVH制程,其膠片是使用Aramid纖維不織布含浸樹(shù) 脂,如此材料較容易作雷射加工。


B2IT是以銀膏形成凸塊(bump)用以貫穿膠片,之后再以壓合的方式作銅皮 結合,因此所使用的銀膠較特殊,而對膠片的選擇則限制較少。


美國Goretex公司使用PTFE纖維制作出有纖膠片,因為使用PTFE可以 降低介電常數,因此有利于高速傳輸產(chǎn)品。



五 高頻化的材料趨勢

從個(gè)人計算機的演進(jìn),可看出CPU世代交替的速度愈來(lái)愈快,消費者應接不暇,當然對大眾而言是好事。但對PCB的制作卻又是進(jìn)一步的挑戰。因為高頻 化,須要基材有更低的Dk與Df值。

標簽: pcba

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