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系统HDI金属化阶梯板的研究和开发 曾红 ?钟冠祺 ?周宜洛 ? 东莞生益电子有限公司，广东东莞43007 【摘要】：在对系统HDI、混压阶梯板、控深铣、激光钻孔等PCB制作技术重点分析的基础上,设计了新的制作流程,实现了系统HDI板与金属化阶梯制作的集成,从而开发出了可应用于焊接各类功能模块的系统HDI金属化阶梯板。 【作者单位】： 东莞生益电子有限公司; 【关键词】： 系统HDI板金属化阶梯槽控深铣激光盲孔 【分类号】：TN41 图5铜层起泡缺陷图片(ENIG后） 按表5所设计的原始流程，在制作过程中就已经出现了铜层剥离、起泡的情况，因此如果要使用控深铣的方法制作在系统HDI扳上制作金属化的阶梯，则必须克服镀铜层与基材结合力薄弱的缺陷，因此铜层与基材的结合力问题将作为本项目的重点工艺研究对象，以期得出可满足产品性能要求的制作工艺。 3重点工艺研究 3 .1 铜层与基材问结合力影响因素分析 关于金属层与非金属基材结合力的研究方面，国内外的涂镀行一是PCB业界已有广泛的理论研究，涉及镀层的形成、结合界面的状态、界面化学成分的影响以及其他特殊的做法等，但目前是很少有推厂性的做法直接应用于PCB的制造，因此对于此问题的解决可在现有理论研究成果的基础上，重点锁定与铜层和基材相结合直接相关的几个方面进行探讨 与试验分析： (1)结合界面的物理形态，为得到适合的结合界面而涉及的界面处理方法； (2)结合界面的化学成分，能引志界面化学性质变化的处理方法及不同扳料之间的对比： (3)应力因素，PCB在制作过程存在较多的化学湿处理流程和机械加工流程，这此流程对结合界面所产生的应力因素也应考虑在内： (4)基材面上沉积出的铜层是由化学铜层是由化学铜层和电镀铜层构成的，而与基材面而直接接触的是化学铜层，因此，铜层与基材间的结合力大小与化学铜层形成的相关因素就密切相关： (5)其他辅助提升结合力的方法。 图6影响镀铜层结合力因素分析图 3. 1 .1界面物理状态的分析 化学镀层的结合力与基材的表面状态有密切的父系。在金属材料表现施镀，结合力主要表现为金属与金属间的键合，而在非金属上镀，结合力则主要依靠化学镀层与基材粗糙农向机械咬合作用(Mecllanical Anclering)[1]也有研究已量化的证明，通过增加基材表面的粗糙度。化学镀层的结合力也随之增加。 (1)界面处理方法影响。 目前，PCB行业孔金属制程中，孔内钻污的去除主要依靠的是化学溶胀与蚀刻的方法(Swell and Etch)，而此疗法也同样适用于基材表面的粗化，通过挖制合适的溶胀与蚀刻时间，可以得到最佳的表面结合力。 熔胀过程中·溶胀剂分子渗并填充聚合物链条之间的缝隙，减小分子链之间范德华力，从而在聚合分子链间形成空腔，扣续蚀刻剂进入此空腔、而与界面表面的树脂_形成连续均匀的化学反应，因此溶胀处理时间长短决定了树脂表面空腔的数量和深度，从而影响化学铜层与树脂界面之间的结合力。根据试验，随着溶胀时间的延长，镀层的结合力将达到一 个最大值，而继续延长熔胀时间，则由于溶胀剂对基材过分渗入，破坏了树脂基材，反而将造成结合力的下降，如图7所示，因此对与溶胀的处理时间需进行合理的控制。 图7基材表面处理时间对镀层结合力的影响 过刻过程中，氧化剂攻击酚环氧聚合物链条中的一C．0一键，将大分子链打断为小分子片段(图8)．J从而在熔胀层形成许多毛细孔(Polcs)的表面结构蚀刻处理时间与镀层的结合力关系如图 7所示，随着处理时间的延长，基材表面空洞数量的增多．表面粗糙度随之增大，镀层结合力也随之增大，但过长的时间会造成基体内部树脂的破坏，结合力也有所下降， 因此合适的蚀刻时间应控制10min～15min之间。 图8树脂ETCH反应原理图 (2)界面上玻纤与树脂的影响 本项目所用的si000—2板材仍属于传统的环氧玻璃布板料，在通过控深铣的方法铣出台阶时，由于铣机谦度控制公差及板厚影响．当阶悌而位于Core与P片的结合位置时，则阶梯表面的物质主要要为树脂，而当阶梯而位于Core或P片的中间部位时，其中，的玻璃纤维将外露，阶梯表面的物质由由树脂和玻纤共同构成，如图9所示， (A)图阶梯表面100%树脂表面x 50 SEM （b)阶梯表面100%玻纤表现x 50 SEM： （c）阶梯表面部分、部分树脂表面X50 SEM 以上所示的阶梯表面物质表观的差异虽然是由于控深铣的随机误差造成的．但这种物质表面形态的差异也会给金属镀层结合力带来了一定差异，对于酚环氧树脂体系，传统的化学表面处理(Swell and Etch)在 6nin溶胀和110 min蚀刻的处理条件处理后，树脂表面的粗糙