積層板用ＵＶ固化油墨的研究(上)
印制電路板(ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ簡(jiǎn)稱ＰＣＢ)是現(xiàn)代電器安裝和連接元件的基板,是電子工業(yè)中的一種重要的基礎(chǔ)組件。它的生產(chǎn)技術(shù)非常明顯地體現(xiàn)了學(xué)科綜合的特點(diǎn),在這里:微電子技術(shù)、無(wú)線電技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、涂料技術(shù)、材料化學(xué)、輻射化學(xué)、表面安裝、高精密加工、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、電鍍、化學(xué)鍍以及環(huán)境化學(xué)等都有用武之地。
隨著攜帶型電子產(chǎn)品的小型、輕量化,特別是半導(dǎo)體芯片的高集成化,高密度安裝技術(shù)的飛速進(jìn)步,給ＰＣＢ業(yè)提出了新的課題。采用高密度互連 (ＨＤＩ)技術(shù)的ＰＣＢ是目前市場(chǎng)上最具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品之一。積層法多層板(ＢＵＭ)工藝能使產(chǎn)品利用最新、最小、最快速度的設(shè)備去迎合嚴(yán)格的要求,并且能與不斷降低成本的目標(biāo)保持一致。
日本著名的ＰＣＢ制造、研究專家高木清這樣定義積層法多層板技術(shù):它是以一般多層板為內(nèi)芯,在其表面制作由絕緣層、導(dǎo)體層和層間連接的通孔所組成的一層電路板,這樣采用層層疊積方式而制作的多層板技術(shù)。
早期多層板之層間互連與零件腳插裝,皆依靠全通式的鍍通孔(ＰＴＨ)去執(zhí)行。當(dāng)時(shí)組裝不密,布線不多,故問(wèn)題也不大。隨著電子產(chǎn)品功能的提升與零件的增加,逐漸由早先的通孔插裝發(fā)展為節(jié)省板面的表面貼裝。1980年后ＳＭＴ開(kāi)始漸入量產(chǎn),使得ＰＣＢ在小孔細(xì)線上成為重要的課題。然而這種采用錫膏與波焊的雙面貼裝作法,仍具有一定的局限性。在受到零件不斷復(fù)雜化和引腳持續(xù)增多,以及“芯片級(jí)封裝”(ＣＳＰ)極端輕薄短小的多層板壓力下,積極響應(yīng)的ＰＣＢ業(yè)界又于1990年起推出“非機(jī)械鉆孔”式的盲孔埋孔甚至通孔,以及在板外逐次增加層面的“積層法”(ＢｕｉｌｄＵｐＰｒｏｃｅｓｓ)。這樣一來(lái), 在微薄化方面又一次出現(xiàn)了革命性的進(jìn)步。
利用感光性絕緣材料作為永久性的感光介質(zhì)層(Ｐｈｏｔｏ-ＩｍａｇｅａｂｌｅＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃ簡(jiǎn)稱ＰＩＤ),先在完工的雙面核心板上涂布ＰＩＤ層,并針對(duì)特定孔位處加以顯像(Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ),使露出碗底所預(yù)留的銅墊即形成碗狀裸盲孔。再以化學(xué)銅與電鍍銅進(jìn)行全面加成,經(jīng)選擇性蝕刻后即可得外層的線路與盲導(dǎo)孔。也可不鍍銅而改成塞銀膏或銅膏填孔而完成導(dǎo)通。此雙面核心板得到第一次兩面“積層”后,還可再繼續(xù)涂布ＰＩＤ與加成鍍銅及蝕刻,做出高密薄形的Ｂｕｉｌｄｕｐ多層板。
1 積層法(ＢｕｉｌｄＵｐＰｒｏｃｅｓｓ)
以雙面或四層板為基礎(chǔ),采納上述“逐次壓合”(ＳｅｑｕｅｎｔｉａｌＬａｍｉｎａｔｉｏｎ)的觀念,于其板外逐次增加線路層,并以“非機(jī)鉆式”之盲孔做為積層間的互連,已成為時(shí)下最受全球業(yè)界注目的“積層法”,(ＢｕｉｌｄＵｐＰｒｏｃｅｓｓ)。此等新開(kāi)發(fā)非鉆孔式各種超薄多層板,其做法極多,各種花樣不勝枚舉,大體上可分三類:
1.1 激光切孔(ＬａｓｅｒＡｂｌａｔｉｏｎ)
此法是利用ＣＯ2及摻雜其它如Ｎ2、Ｈｅ、ＣＯ等氣體,在增加功率及維持放電時(shí)間下,產(chǎn)生波長(zhǎng)在9300ｎｍ～10600ｎｍ之間可實(shí)用的脈沖式紅外激光。ＰＣＢ業(yè)界用于鉆孔者有ＲＦＥｘｃｉｔｅｄＣＯ2及ＴＥＡＣＯ2兩種方式激發(fā)的激光,可用以制作盲孔之板材以無(wú)玻纖布的特殊背膠銅箔 (ＲｅｓｉｎＣｏａｔｅｄＣｏｐｐｅｒＦｏｉｌ,ＲＣＣ)最佳,一般普通銅箔與傳統(tǒng)膠片所壓合的積層盲孔也還可行。但均需采選擇性蝕銅制程,除去局部銅箔 “蓋子”而露出孔位處的基材,再以不傷銅箔只能燒毀非金屬物質(zhì)的ＣＯ2激光,按鉆孔程序帶逐一燒出盲孔。此等激光可被樹(shù)指大量吸收,故能順利使之燒毀及氣化而完成鉆孔。至于玻纖部份因吸收不足致使燒除效果較差。
1.2 等離子體蝕孔(ＰｌａｓｍａＥｔｃｈｉｎｇ)這是在核心板材(Ｃｏｒｅ)上進(jìn)行積層的做法,與上述激光法頗為相似,只是將盲孔內(nèi)的非金屬板材改用電漿蝕空使露出碗底,不過(guò)電漿只能吃掉樹(shù)脂而不能咬玻璃。經(jīng)線路制作后即可完成層間的導(dǎo)通互連。
此法最早是1989年由Ｄｒ.ＷａｌｔｅｒＳｃｈｍｉｄｔ于蘇黎世開(kāi)創(chuàng)的Ｄｙｃｏｎｅｘ公司所推出,現(xiàn)商業(yè)化之名稱為ＤＹＣＯｓｔｒａｔｅ法。
1.3 感光致孔(Ｐｈｏｔｏ-Ｖｉａ)
利用紫外光固化油墨作為永久性的感光介質(zhì)層(Ｐｈｏｔｏ-ＩｍａｇｅａｂｌｅＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃ簡(jiǎn)稱ＰＩＤ),先在完工的雙面核心板上進(jìn)行涂布ＰＩＤ層,并針對(duì)特定孔位處加以顯像,使露出碗底所預(yù)留的銅墊即形成碗狀裸盲孔。再以化學(xué)銅與電鍍銅進(jìn)行全面加成,經(jīng)選擇性蝕刻后即可得外層到線路與盲導(dǎo)孔。也可不鍍銅而改成塞銀膏或銅膏填孔而完成導(dǎo)通。此雙面核心板得到第一次兩面“積層”后,還可再繼續(xù)涂布ＰＩＤ與加成鍍銅及蝕刻,做出高密薄形的積層法多層板。
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