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HDI埋孔（0.6mm~1.0mm厚度）采用半固化片填充的关键因素（上）

文章来源：PCB time作者：龚爱清查看手机网址

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人气：5554发布日期：2016-11-26 09:37【大中小】

HDI埋孔用树脂塞孔流程长成本高，文章通过优化生产流程、缩短生产周期、并降低制作成本的角度出发，对HDI板埋孔(0.6mm~1.0mm厚度)采用半固化片填充的工艺技术及实务经验提出一些见解。

1.前言

中低阶HDI PCB产品（1N1/2N2/3N3）内层埋孔（Buried hole）是常态性的设计应用，内埋孔的塞孔工艺常见的有压合半固化片直接半固化片填胶、电镀后树脂塞孔、线路后压合前树脂塞孔三种。目前压合半固化片填胶方式，业界大多数于芯板厚度较薄的，板厚仅敢控制于0.6 mm（24 mil）已下，高厚比例的订单让给树脂塞孔，高成本的制程很难免除。本文是要提供 PCB业界一个可以提高HDI板芯层到1.0 mm（40 mil）以下，直接压合半固化片填胶，且可确保高良率高可靠度的量产工艺技术，有效降低HDI工序成本。

2.HDI产品各种内埋孔填胶不同工艺流程的分析与比较

2.1电镀后树脂塞孔工艺，流程如下

前工序→芯层机械钻孔→沉铜、板电→树脂塞孔→砂带磨板→线路影像→压合→后工序

树脂塞孔是业界比较熟悉工艺流程，以白榕生老师所介绍的日本野田采山荣化学PHP-900系列树脂油墨塞孔技术为其代表，推广到整个HDI领域；虽近年来各厂家许多新树脂油墨的推出降低了塞孔油墨成本，但采用印刷机或滚涂机树脂填胶之后，再用机械重刷磨除表面溢胶的工序，仍让总体树脂塞孔的工序成本偏高；后续，因为重刷磨制程使量产批量板，尺寸R值分布加大问题，以及若不慎发生刷材掉砂的异常时，会严重影响线路良率也是缺点之一。

2.2形成线路后树脂塞孔工艺，流程如下

前工序→芯层机械钻孔→沉铜、板电→线路形成→棕、黑化→树脂塞孔→表面余胶黏除→压合→后工序

此为线路前树脂塞孔的变形工艺，可以减少重刷磨的成本，业界有少许HDI企业采用。制作完内埋孔层线路，棕/黑化完成后进行塞孔流程，再用覆盖膜设备滚送黏除表面塞孔处凸出过量的树脂油墨，之后直接压合制程。此工艺虽可避开刷磨的流程成本，同时降低打磨造成线路开路的报废率，但此流程对于棕/黑化绒毛地刮伤及压合前环境脏污沾染于树脂上，爆板的质量问题有不良影响，牵涉到总体环境清洁管理「人」的问题，无锡T厂就曾因为压合车间的重新规划，造成连续3个月的批量性爆板客诉问题，人员及环境的管理，是PCB企业不容易克服的议题，华通计算机于2010年开始已改回电镀后树脂塞孔工艺取代此工艺，金像电子及健鼎电子目前则持续有采用此流程。

2.3压合PP直接填胶，流程如下

前工序→核心层机械钻孔→沉铜、板电→线路影像→压合→后工序

内埋孔芯层厚度0.6 mm以下中、薄板领域业界HDI厂多已成熟的直接采用压合填胶，因为此工艺流程最短、成本最低。然而X-N-X结构HDI内埋层厚度居于0.6 mm~ 1.0 mm却是占比例最大的产品，许多厂家测试一直无法能整个量产百分百有效的克服压合后凹陷程度，使能突破干膜的贴合能力质量正常的门坎，加上PN材料的变迁，使得此低成本流程无法扩大使用。所列表格是采用0.2 mm孔径内埋孔，由压合半固化片填胶替代树脂塞孔的成本比较。每平方米都可以至少降低流程成本64.59元~75.35元，假设HDI产能为2.8万m2尺/月，可以有每个月降低超过成本150万人民币的重大效益。因此，即便是购买高转速机械钻孔机或冷热压机，都可以在很短的时间内有回收投资。

压合PP填胶有高耐热性的优点，板材Z轴膨胀系数3.5%（50 ℃ ~ 260 ℃），而铜的膨涨系数17×10-6/℃，树脂油墨143×10-6/℃（≥Tg）。树脂塞孔流程PCB层构含三种材料，整个客户SMT组装过程中，XYZ热膨胀系数变异多。直接压合PP填胶，除了减少了塞孔油墨树脂的变因，且PP胶于埋孔处和层间PP层同质胶连，就如同建筑过程楼层与柱子中整体灌浇混凝土水泥的状况，可以有效增加材料的强固性；图2是Y公司量产由树脂塞孔改压合填胶实际出货爆板DPPM统计经验。初始树脂塞孔工序因为有许多机率性的塞孔微瑕疵，压合前没有增加脱机烘烤，容易藏匿水气压入板材内造成948D×10-6的爆板问题；经工序改善压合前增加立式烤箱烘烤，虽有效改善使缺陷降到0.018%，但更有效的是采用直接压合PP填胶的工艺，一个季度内降到0.0032%。