高密度积层印制电路板技术改造项目资金报告.doc

1、项目单位的基本情况和财务状况11 项目单位基本情况*市*有限公司成立于1993年，主营业务是生产加工PCB印制电路板，注册资金1000万元，现有资产3300万元； 2007年被认定为辽宁省高新技术企业。现有员工200人，其中大专以上学历102人，公司专业从事研发的技术骨干、高级工程师9人，工程师28人。公司总经理*，是负责HDI高密度积层印制电路板项目技术负责人，教授级高级工程师，具有多年的产品研发和项目管理的实践经验，曾多次担任国家级及省部级重点项目的负责人，曾担任国家863红外成像技术项目的负责人，多次获得省部级科技进步奖，并在国家一级学术杂志和刊物上发表多篇学术论文。以印刷线路板为依托，研制和开发高密度积层印制电路板，开拓印刷线路板行业的新领域，填补印刷线路板行业的空白。公司注册地址为*高新区永宁街16号，占地面积1.3万平方米，建筑面积3000平方米。企业为有限公司，主管单位为*高新区管委会。12 项目单位财务状况近三年来销售收入、利润、税金、固定资产情况：2007年末公司总资产2739万元，总负债1629万元，固定资产总额1604万元 ，总收入1237万元，产品销售收入1237万元,上缴利税169万元。2008年产值1348万元，利税219万元。2009年产值1743万元，实现利税253万元。现企业固定资产原值2119万元、企业固定资产净值717万元。2、项目的基本情况2.1 项目建设背景HDI（High Density Interconnect）高密度积层印制板是目前增长最快的印制板品种之一，它是高科技电子产品的基础部件。由于电子产品不断小型化、功能强大化，因此要求PCB板从原来的单双面板不断地向高密度积层化方向发展，它可以极大地减少装置重量和体积。2.1.1 国内外现状和技术发展趋势HDI高密度互联印制板除了在移动电话领域中应用外，还大量应用于照相等娱乐产品，高级电脑，高终端工作站等高性能产品，以及军事、航天等恶劣环境中的产品。目前我国高密度积层印制电路板研发与生产状况落后于发达国家,随着电子产品向高频、数字、便携化方向发展，移动电话的主板生产已开始规模化，国内HDI板的技术发展据预测到2010年，年增长率将会超过30%。HDI板将成为印刷电路板的发展与进步的主流。国内所用的积层材料主要依靠进口，而我国生产加工工艺主要处于研究发展中。目前我省尚无生产高密度积层印制电路板的企业，我公司通过派技术人员出国学习，并在将国外的先进技术进行消化吸收的基础上再创新。2.1.1.1 国外现状在国外高密度积层印制电路板经过十几年的快速发展，在技术上仍然充满着蓬勃发展的活力。它的最大应用市场是手机市场，一直保持着快速增长的势头，尤其是日本CMK公司、口一八一电子工业公司走在移动电话用高密度积层板技术的前沿，台湾、韩国次之。如日本的CMK公司、口一一电子工业公司已开发出0.30mm间距的CSP所对应的封装基板。上述两个厂家的封装基板的L/S均为30m/30m，端点之间布设了两条导线。目前日本各个手机主板生产厂普遍达到20m厚的导电层；有的厂家如大日本印刷、松下电器、口一八一电子工业等已能够将导电层，制造得小于20m。目前，在手机主板的电路形成工艺法上,日本还是以减成法为主流。板的导电层，制作完成后的最薄制作工艺的极限为27m左右，这样的导电层厚度，对于制作微细的线路（如L/S小于50m/50m）形成了障碍。据市场研究公司Gartner公布的数据，2006年全球手机销售量为9.908亿部，比2005年的8.166亿部增长21.3%，2007年销售量可达到12亿部。在3G方面，未来平均年增长率将超过50%。此外在轻、薄、短、小及多功能化的趋势下，手机对2+N+2高阶HDI板的需求加剧，Prismark预计，2005年2010年全球HDI印制线路板的平均增长率为13.4%。2.1.1.2 国内现状目前国内能设计并批量生产高密度积层印制电路板的企业为数很少，目前，我国从事PCB高端产品研发生产的企业大部分集中在华南和华东地区，而东北地区没有，由于国外的劳动力成本高，导致产品的成本高。同时由于我公司在消化国外同类产品技术后进行创新，技术水平高于国外同类产品，成本仅是国外同类产品的1/2至2/3，因此项目产品非常有竞争力。我公司具有非常强的PCB设计能力，经过长期摸索并借鉴国外HDI技术，采用激光直接成像技术，使图形转移不需要照相底板，避免曝光中照相底板形成的图形变形失真，大大降低了产品的直接成本。激光成孔是实现微小孔的新技术，尤其是用于积层多层板盲孔和埋孔加工，大大提高了生产率。HDI板表面安装的多数是贴片元件，项目产品连接的涂覆层具有耐热性好、平整度高，适合焊料焊接或打线接合。另外项目产品采用无卤、无铅材料，符合环保要求。我公司通过ISO9001质量认证，采用自动光学检查技术，按照计算机程序进行光学扫描板面，能有效地鉴别导体图形的缺陷及多层内板的缺陷，确保产品质量。2.1.2 技术发展趋势目前国内只有少量企业生产高密度积层印制电路板，但据Prismark预测，该类型板件是增长最快的类型之一，到2010年的年增长率将会超过30%。积层工艺是二十世纪八十年代末，日本开发出的工艺，我国也只有少数公司具有积层法制造HDI板的技术。随着电子产品向高频化、数字化、便携化发展，要求印刷电路板向芯片级封装方向发展，高密度积层印制电路板将成为PCB发展与进步的主流。目前国内所用的积层材料主要依靠进口，积层材料的生产加工工艺也处于研究发展中，目前使用的积层材料多采用环氧积层材料（RCC）。2.1.2.1 微小孔制作高密度积层印制电路板微小孔制作技术主要有机械钻孔、激光打孔、等离子蚀孔、化学腐蚀孔等方法。机械钻孔普遍应用于加工常规尺寸的孔，其生产效率高、成本低。随着机械加工能力的不断提高，机械钻孔在小孔加工领域中的应用也有新的发展，NC微孔冲孔系统能在50m厚度的板上钻小于80m的孔。激光钻孔是用于高密度积层印制电路板生产的广泛采用的生产方法。激光钻孔的原理主要有光热烧蚀和光化学烧蚀两种。光热烧蚀是将被加工的材料吸收高能的激光后，在极短的时间内加热到熔化并被蒸发掉，实现成孔。光化学烧蚀是利用激光在紫外线区所具有的高能量光子，即激光波长超过400纳米的高能量光子起作用的结果。高能量的光子能破坏有机材料的分子链，使其成为更小的微粒，在激光钻孔机的抽气装置作用下排除系统之外，使基板材料被快速除去而形成微孔。常用的激光打孔有UV激光打孔和CO2激光打孔。等离子蚀孔，首先是在覆铜板上的铜箔上蚀刻出窗口，露出下面的介质层，然后放置在等离子的真空腔中，通入介质气体，在超高频电源作用下，气体被电离成活性很强的自由基，与高分子反应起到腐蚀孔的作用。它的优点是所有导通孔一次加工，并且不留残渣，但加工时间长，而且成本高,不适于大批量生产。感光成孔产量不高，品质与可靠性不易把握，因此大部分PCB厂家不采用这种方法，化学蚀刻法是利用通常的蚀刻工艺先除去表面的铜箔，再利用强碱溶液去除对应处的有机层而形成。由于存在表面张力等问题，不易于加工微小孔，而未在高密度积层印制电路板生产中得到广泛应用。2.1.2.2 孔金属化高密度积层印制电路板上均为深孔，造成镀液在孔内流动性较差，孔壁很容易产生气泡，孔金属化在整个孔内达到镀层均匀比较困难。高密度积层印制电路板的孔金属化方法目前主要有化学电镀加成技术和直接电镀技术。化学电镀加成技术，孔壁镀层不受电力线不均匀的影响，能得到孔壁均匀的化学镀层，是微小孔深镀的一种方法，直接电镀技术是把导电膜涂覆在非导体的表面，然后进行直接电镀。在金属化方面，实现线路还有填充导电胶,或导电柱等方式。2.1.2.3 精细线路制作精细线路的实现方法有传统图形转移法和激光直接成像法。传统图形转移法是在覆铜箔的铜面上涂覆一层感光膜，然后进行曝光处理，显影掉未感光部分，最后用药液腐蚀出电路。这种化学蚀刻法的成本低，目前用于大批量生产可加工制作节距大于150 m的PCB板。激光直接成像技术不需要照相底片，直接利用激光在专门的感光膜上成像，通过激光使得液态抗蚀剂能够满足高能力和简化操作的要求。激光直接成像技术不仅不需要底片，避免了底片缺陷产生的影响及修板，同时能直接采用CAD/CAM，缩短了生产周期，适于批量生产。目前，激光成像技术能够制作小于150m的线路板。2.1.3 高密度积层印制电路板发展趋势2.1.3.1 导电层趋于更薄化2006年0.4mm端子间距的CSP的手机主板的普及，不仅使电路图形微细化、板厚薄型化，而且导电层厚度也发生了新的转变。近年来许多PCB厂家在该领域展开了研发工作，并在0.4mm端子间距CSP的手机主板的导电层厚度上有了新的突破。导电层更薄化的实现，目前主要采用三种工艺：a.对导电层进行全面的蚀刻，将导电层减薄；由于要实施微蚀加工，因而制造成本有所提高。b.在对导通孔进行铜电镀加工的同时，形成薄的导电层。大日本印刷公司制作的手机用主板采用这种工艺，使导电层的厚度达到14m。c.不采用铜箔（即基板材料未覆铜箔）作为导电层，而是通过在绝缘基材上进行全面的电镀而形成比一般铜箔更薄的导电层。在日本的手机PCB制造厂家中，采用减成法的有松下电子部品、山梨松下电子公司为典型。在日本，有些手机PCB生产厂家采用减成法，并在大生产线上实现了L/S=50m/50m。但目前多数日本手机PCB生产厂家则认为，采用减成法生产L/S=50m/50m的程度，已是此工艺法所能达到的极限。因此，今后HDI基板L/S若想在规模化生产中实现比现在L/S更微细化电路图形，就需要改变图形的形成法，采用半加成法，有关专家预测，在手机用HDI板的制造工艺方面，未来PCB生产厂家采用半加成法生产手机主板和封装基板的比例会进一步增加，特别是在手机用HDI基板（L/S实现30m/30m以及更薄）制造中会更加普遍化。2.1.3.2 填充导通孔的工艺法更加多样化为缩小手机中PCB的面积并达到高密度的布线，需要导通孔的孔径、孔间距、孔上连接盘等尺寸进一步减小。适宜这种发展需求变化的导通孔重要类型之一，是采用填充导通孔的结构。孔内用铜或导电膏进行填充，各层的导通孔彼此之间相互叠加，通孔顶端形成凸点是可以直接接合元器件。这种孔构造减小了导通孔在各个电路层面上所占的面积，以及减少在整个多层板上所占的三维空间。在日本，填充导通孔最早是在AL1VH工艺法基础上制造而出的；这种全层填充导通孔构造HDI多层板，目前生产厂有大日本印刷和松下电子部品等公司。而发展到现在，采用铜电镀法形成填充导通孔的手机PCB生产厂家不断增加，如Ibiden、日本CMK、Meiko等生产厂家，采用铜电镀法来填充导通孔，也能制出全层填充导通孔构造的HDI多层板。另外，日本-和口-一电子工业等厂家是使用全层填充导通孔的手机主板。表一列出了项目产品国内外比较情况; 表一 项目产品国内外比较指标国内国外本项目线宽80微米50微米60微米线距80微米50微米60微米L/S80微米/80微米50微米/50微米60微米/60微米2.1.4 对产业发展的作用与影响高密度积层印制电路板是以绝缘材料辅以导体配线所形成的结构性元件。在制成最终产品时，其上会安装积体电路、电晶体、二极体、被动元件（如：电阻、电容、连接器等）及其他各种各样的电子零件。藉着导线连通，可以形成电子讯号连结及应有机能。因此，高密度积层印制电路板是一种提供元件连结的平台，用以承接联系零件的基础。在电子产品趋于多功能复杂化的前提下，集成电路元件的接点距离随之缩小，信号传送的速度则相对提高，随之而来的是接线数量的提高、点间配线的长度局部性缩短，这些就需要应用高密度线路配置及微孔技术来达成目标。配线与跨接基本上对单双面板而言有其实现的困难，因而电路板会走向多层化，又由于讯号线不断的增加，更多的电源层与接地层就为设计的必须手段，这些都促使多层印刷电路板（Multilayer Printed Circuit Board）更加普遍。对于高速化讯号的电性能要求，电路板必须提供具有交流电特性的阻抗控制、高频传输能力、降低不必要的辐射（EMI）等。采用Stripline、Microstrip的结构，多层化就成为必要的设计。为减低讯号传送的品质问题，会采用低介电质系数、低衰减率的绝缘材料，为配合电子元件构装的小型化及阵列化，电路板也不断的提高密度以满足需求。更促印刷电路板推向前所未有的高密度境界的需求。凡直径小于150um以下的孔在业界被称为微孔（Microvia），利用这种微孔的几何结构技术所做出的电路可以提高组装、空间利用等等的效益，同时对于电子产品的小型化也有其必要性。高密度积层印制电路板是电子信息行业的基础，在产业链中起到承上启下、至关重要的作用。电子基础产品是电子信息产业中十分重要的一环，也是关系到我国战略目标能否实现的重要领域之一，对于国民经济的发展和国家安全具有十分重要的战略意义。2.1.5 关联度分析高密度积层印制电路板是PCB产业中的高端产品，广泛应用于移动通讯、计算机、便携式电子产品、航空航天等领域,东北地区目前没有高密度积层印制电路板的生产厂家。随着东北老工业基地的振兴，电子信息制造业、装备制造业对PCB产品的需求，尤其是汽车工业的快速发展，对HDI高密度积层印制电路板需求量快速增长。因此，加速项目的实施，对老工业基地的全面振兴，调整产业结构和产品结构，促进就业均有十分可观的经济与社会效益。由于高密度积层（HDI）制造技术是采用积层法制作多层板，采用激光打孔的方法，逐层叠加绝缘层及线路层，并在此过程形成埋、盲孔；从而大大提高了布线密度，可节约30%以上空间；在大幅度提高电路板密度的同时仍能保持良好的电气性能。从而成为有效推动电子产品小型化、轻量化乃至功能化发展的关键制造工艺技术，是当前印制电路板产业最先进的制造技术和主要发展方向之一。未来随着3G手机、数码相机、电子游戏机等电子产品技术的升级换代和迅猛发展，高密度积层印制电路板技术将进一步向IC封装技术发展，并得到大范围的推广应用。预计未来几年，高密度积层印制电路板按面积计算的年均增长速度将保持在13%以上，远远高于PCB产业的平均增长速度，具有广阔的发展前景。2.1.6 项目产品的市场需求当前移动电话用的PCB板为高密度积层印制电路板的多层板，是PCB更加薄型化的尖端制造技术的集中体现，据Prismark公司统计，在2005年移动电话用多层板生产量占整个高密度积层印制电路板生产量的54.2%，是目前HDI印制电路板的最大市场。下面表二说明不同类型的电子产品所需求的高密度积层印制电路板量及所占的比例.表二 不同类型的电子产品所需求的高密度积层印制电路板量及所占的比例2005年2006年年复合增长生产面积所占比例生产面积所占比例(20052010年)移动电话70000054.2%110500045.29.6%数码摄像机15000011.6%2250009.38.4%数字通信产品品15000011.6%33750013.917.5%电子产品2200001.7%349401.409.7%封装载板22000017.0%58400024.121.5%其他500003.9%1400005.822.9%总计1292000100%242644010013.4%2.1.7 目标市场高密度积层印制电路板的目标市场是移动通信产品和IC载板。2008年4月1日我国已开始发展了3G牌照，全球3G手机增长将超过31%。IC载板业界咨询机构Prismark预测我国20052010年对高密度积层印制电路板的需求增长率达到80%，高密度积层印制电路板代表着PCB的发展方向。高密度积层印制电路板板为国产3G手机生产厂家配套，加速我国3G手机产业化进程；高密度积层印制电路板为国内IC封装厂提供配套，提高我国IC封装公司的竞争力，提高我国PCB技术的水平。 高密度积层印制电路板技术对产业技术的拉动还体现在受稳定性驱动的PC主板市场和受成本驱动的IC封装用载板市场，如BGA球栅阵列，CSP芯片封装，覆晶技术、MCM多芯片模组等。表三列出了市场对HDI的需求预测: 表三 企业目标市场生产能力市场生产面积（万平方米）2009年2010年2011年2012年2013年移动电话200260300350400数码摄像机110150200260300数码通信产品120160200260300电子产品200260300350400其他50801001502002.2 项目建设内容2.2.1 项目主要建设内容建设厂房2000平方米，建设一条高密度积层印制电路板生产线和一条产品检测线。购置激光钻孔机、真空层压机等高密度积层印制电路板生产设备和孔径测量仪、铜箔剥离强度测量仪等检测设备。2.2.2 建设规模 年产高密度积层印制电路板2万平方米。2.2.3 所选设备的主要技术指标2.2.3.1 MX-500型真空层压机A.平台尺寸：1200mm1300mmB.工作层数：5层（电加热）/6层（油加热）C.加热方式：电热式、热煤油加压、蒸汽锅炉可选D.其它系统：多机多抽式E.控制方式：计算机多段温度、多段压力自动程度监控2.2.3.2 激光多功能微细线及钻孔加工设备.主要解决的是高密度细线和微孔加工的难题。特别是随着多芯片组装技术和倒装芯片技术的应用，激光微细加工的精度得到很好的体现。最小的线宽、线间距和最小孔径均可达到0.03mm，钻通孔与盲孔的控制是通过调节能量实现的，Z向深度可精确控制。2.3 项目技术可行性2.3.1 主要技术内容2.3.1.1 技术内容及产品内容制作高密度积层印制电路板，是利用感光性绝缘材料作为感光介质（photo-Imageable Dielectric:PID）,先在完工的双面核心板上涂布PID层，并针对特定孔位处加以显像。使露出碗底所预留的铜垫，即形成裸盲孔；再以电镀铜进行全面加成，经选择性蚀刻后，便可以得到外层线路与盲导孔；以双面核心板得到第一次两面积成后，再继续涂布PID与加层镀铜及蚀刻，可以做出高密度薄型的高密度积层印制电路板。2.3.1.2 主要技术创新点（A）微孔制作技术随着高密度积层印制电路板布线密度、孔径分布日趋精密化、细小微型化，采用激光微孔制作技术是必然的选择。在激光输出功率与频率恒定的条件下，激光脉冲能量、光点尺寸、脉冲宽度与次数直接决定了成孔尺寸、形状、加工质量及精度。项目产品采用陡状前、后沿，中间逐步扬升的CO2激光器。能实现生产高精度高密度积层印制电路板微孔。（B）微孔金属化技术项目产品采用直接电镀技术实现高密度积层印制电路板的微孔金属化。首先将覆铜板放在弱酸溶液中，通过氧化作用使基材形成高分子导电膜，当电场加在覆铜板上的铜箔部分时，在紧靠铜箔的高分子导电膜上，就形成了一个电场。镀液中2价铜离子首先在紧靠铜箔的膜上形成了铜核；然后以铜核为中心，不断向四周蔓延，扩展而得到沉积铜层。铜核之间的桥接，使在高分子导电膜上形成无空隙的致密镀铜层。 （C）精细线路制作技术项目产品采用激光直接成像法制作精细线路，直接利用激光在感光干膜上成像，不需要底片。这样既可以避免了底片缺陷产生的影响以及修板，又可以直接连接CAD/CAM，缩短生产的周期。（D）无卤/无铅HDI材料的应用高密度积层印制电路板采用增强型带有覆铜层的树脂双面板作为芯板，由无卤/无铅RCF（涂树脂薄膜）材料，采用积层法，通过相继的沉积用做导体的金属薄膜和介质隔离层的绝缘膜构成积层的层，采用激光加工导通孔和精细线路制作技术高密度积层印制电路板。2.3.1.3 主要性能指标项目产品通过优化设计以及高密度积层印制电路板的加工实验,使不含卤RCF的熔化粘度尽可能接近RF-层压条件下进行层压，实验成功，并形成了标准层压工艺。主要性能指标如下:A.线宽：60mB.线距：60mC.介质厚度：50mD.孔径：0.35mE.盘径：0.7mmF.盲微孔直径：75mG.通孔电镀厚度：25m2.3.2 关键工艺2.3.2.1 激光精细加工技术激光多功能微线钻孔技术，能解决高密度细线和微孔加工难题。特别是随着多芯片组装技术和倒装芯片技术的应用，激光微细加工的精度得到很好的体现。最小线宽、线间距和最小孔径均可达到0.03mm,钻通孔与盲孔的控制是通过调节能量实现的，Z向深度可精确控制。（A） 激光微加工系统的组成。激光微加工系统由光学系统、计算机主控系统及电控系统三部分所组成。系统组成框图1如下：激光器激光束光学系统光斑 串行通讯 输入计算机控制器X-Y平台工件反馈光栅尺 图象采集C C D摄 象 机 图1 系 统 组 成 框 图系统的激光光源须平稳固定，光学系统将激光束聚焦为直径10m的光斑，照射到工件上，工件置于X-Y平台上，平台的移动带动工件运动；控制器是系统的核心，它通过驱动进电机来带动XY平台，并以安装于X-Y平台上的光栅尺作为位置传感器，构成闭环的运动控制系统，控制器通过串行通讯接口与计算机进行双向通讯，运动系统的目标给定值及控制模式由计算机设定。计算机与CCD摄像机接口采集待加工工件的图像，实现对工件的观察。（B） 激光微加工的运动控制运动控制系统由八部分组成，如下图2所示：设定值目标值存储过程输出执行机构控制算法工件运动输出通道位置检测 图2(a) 设定器设定器的作用是进行控制目标值的设定，在系统中，目标值设定由计算机形成并通过通讯接口下载到控制器。（b）数字控制器数字控制器是控制系统的核心部件，它采用了AT89C52芯片，同时包含了系统复位电路、存储电路、通信电平转换电路、电机驱动电路，键盘及显示接口，控制输出接口等。它能实现下述功能：通过RS-232接口与计算机双向通讯。计算机形成的加工轨迹文档可下载到控制器，计算机的有关参数及加工命令下传到控制器；控制器以及X-Y平台的实时信息要能够上传到计算机。控制器具有大容量不掉电RAM，存储计算机形成的加工轨迹的下载文档及有关参数。能与电机驱动部分以及光栅尺接口，完成X-Y平台的闭环运动控制系统，与开关接口，控制电源通断。（c）执行机构 选用基于步进电机的二维电控移动平台，其主要参数如下：行程:100mm10mm分辩率:1.25m最大速度20mm/s频响：5KHZ(d)系统选用光栅尺作为位置传感器，是因为光栅尺精度高，输出信号为数字量，并用宜于安装在X-Y平台上。光栅尺能将位移转接换为脉冲个数，通过脉冲计数检测X-Y平台移动的位置，系统采用光栅尺的测量精度为1m（e）控制原理在控制系统中，控制器读入位置目标函数y(k),并与光栅尺采样到的位置数据值s(k)相比较，得到位置偏差e(k)，然后根据位置偏差的大小和方向，通过控制算法计算出相应的输出控制量u(k)，并经输出通道作用于执行机构，以拖动X-Y平台运动，产生相应的位移，从而使位置偏差减小，反复执行“反馈比较调节”程序，直到位置偏差满足要求。r(k) + e(k) s(k)D(Z)u(k)Wd(z) - 图32.3.2.2 HDI孔金属化新工艺项目产品采用导电性有机聚合物直接金属化工艺，新工艺分为前处理、生成导电性聚合物膜和酸性硫酸铜电镀三个主要阶段。工艺流程图如下：钻孔后的覆铜箔板 水洗 整平 水洗 氧化 水洗 单体溶液催化 水洗 干燥 板面电镀。2.3.3项目产品技术创新点论述2.3.3.1 激光微孔制作技术激光钻孔是应用激光的光热烧蚀或光化学烧蚀原理，光热烧蚀是被加工的PCB材料吸收高能的激光，在极短的时间被加热到熔化并被蒸发掉而形成微孔；光化学烧蚀是激光在紫外线区所具有的高能光子可以破坏PCB有机材料的长分子链，使其成为更小的微粒，在激光钻孔机抽气装置的作用下，被排除到系统之外而形成微孔。(A)优化工艺，使激光成孔孔径、孔深与脉冲能量实现最佳匹配状态。为了达到低成本、高加工速度和高良品率、高产能的目的，通过实验调试，在输出功率为5600W的条件下，激光加工孔径、孔深与脉冲光束的能量系统附和3次幂数级。(B)控制激光光罩，实现不同孔径HDI板的微孔加工。CO2激光成孔时，在成孔的初始阶段，由于材料表面对激光的反射损耗，加热比较缓慢，热量向材料内部传递，造成较大区域的温升；随着能量的集聚，材料熔化并伴随着蒸发而形成凹陷。脉冲激光不断注入使凹陷的深度与直径不断扩大，并最终形成锥形孔底。其工作面上光点尺寸的大小决定了能量密度，即材料的烧蚀极限值所需的最小能量密度，因此，成孔时可以根据所烧蚀材料的极限求出所使用的激光的最大光点尺寸。在CO2激光成孔过程中，加工不同孔径所需光点尺寸的大小是通过光罩直径来控制的，它直接关系到激光脉冲能量、密度与脉冲数，并直接决定成孔的尺寸与孔壁形状。(C)精确控制激光脉冲宽度，提高成孔质量采用不同脉宽的激光成孔，产生的成孔原理及效果区别很大。在激光脉冲能量恒定的条件下，脉冲宽度的变化不仅带来成孔尺寸的变化，而且对孔壁的质量影响也很大。采用CO2激光成孔，如果脉冲宽度过长，则成孔时间长，光通量密度降低，材料的蒸发减弱，致使熔化的比例居上，则造成孔位材料去除较少。这样，一旦光照结束，熔化的材料容易重新凝固，使孔径、孔深减少。而且，脉冲宽度增大，也会使较多的热作用于成孔材料的非破坏性加热，使成孔材料变形加大，热应力加大，造成孔壁有残余的应力，容易造成孔壁裂纹的出现。若选用过小的脉冲宽度成孔，则光通量密度减小，激光作用时间缩短，导致尚未进入稳定的蒸发状态，激光照射便已结束，从而无法成孔。因此，我们根据具体的HDI微孔加工需要，合理选取脉冲宽度。对于深而小的孔，选用较长的脉宽，对于大而浅的孔，则选较短的脉宽。在激光输出功率为5600W、脉冲频率为100Hz条件下，加工不同厚度的RCC材料时，我们已经掌握了成孔脉宽与成孔孔径的加工工艺。(D)控制激光脉冲次数与波形，提高成孔质量在激光成孔过程中，当脉冲能量、光罩直径、脉冲宽度选定后，激光脉冲的波形和次数也是影响成孔质量的关键因素。因为，激光波形既影响孔的纵切面形状，也影响孔壁的表面质量。主要是采用CO2激光时，存在着脉冲上升与下降时的能量变化，在激光成孔时光束能量由前沿脉冲扬起区、中部的稳定区及后沿的脉冲尾端三部分所组成。经过实验，我们总结出控制激光脉冲次数与波形，提高成孔质量的关键技术。在收缩前、后沿部分的扬起区、收尾区时间，令其成陡状；中间稳定区呈逐步上升波形，控制激光扬起区的时间在30-60S，后沿收尾区在30-40S之内，能够得到很好的入口和较高的孔壁质量。在100m以下的微孔制作中，一定要增加后沿的陡度，防止钻孔被熔化的物质所塞。采用上述工艺成孔，能使光束能量随时间增加，光强逐步增强，成孔时入口处的喇叭口最小，孔的中间段呈圆柱状；通过激光光强增长与孔深增加的匹配，使孔底呈圆窝状。在激光成孔加工过程中，为了获取较好的孔壁质量和加工精度，也采用多脉冲方式，通过脉冲模式的控制，控制脉冲次数与能量的最佳匹配，加工出所需要的微孔。采用多脉冲加工时，激光脉冲的持续时间比孔壁冷却时间短，其控制模式是：第一个脉冲能量较大，去除表面铜箔和绝缘层；能量较小的第二个脉冲用于孔形的修整与孔底残留绝缘层的去除。结合使用短脉冲、高能量的加工方法，控制孔入口处周边温度的上升，伴随着脉冲次数的增加，每次打孔深度均小于初始孔径，以利于加工过程中激光产生物的排出。严格控制激光脉冲次数，有利于激光成孔分布均匀，保证成孔过程中孔壁和孔底的熔化最小，得到最好的打孔质量与精度。2.3.3.2 高密度积层印制电路板孔金属化新工艺（A）孔金属化直接电镀技术孔金属化直接电镀技术与化学镀铜相比，直接电镀技术有明显的优势：（a）取消了与化学镀铜有关的化学试剂；（b）改善了作业环境并简化了废水处理；（c）缩短了电镀工序，减少了电镀装置，缩短了处理时间；（d）简化了镀液分析管理，无须专门的分析控制仪器，根据产量只须补充少量镀液；（e）提高了品质可靠性，防止微孔内，由于氢气引起的针孔或“氢脆”现象，提高了高密度积层印制电路板整板与积层铜镀层之间的附着力。（B）工艺原理（a）聚合物导电机理大部分的高分子材料都是绝缘体，但有些聚合物由于其本身结构的特殊性或进行参杂而具有导电性能。例如聚吡啶、聚吡咯、聚乙炔等都具有导电性。这些聚合物拥有一个共同的特性，即都是共轭聚合物。因为共轭聚合物都具有兀电子分子轨道，分子内的长程相互作用使之形成能带， 禁带宽度Eg随着共轭体系长度的增加而减少。(b)覆铜板上覆盖聚吡咯膜吡咯在弱酸性溶液中，在氧化剂的作用下，可以发生聚合反应而生成高聚合度的聚吡咯。覆铜板的基材部分在溶液中与高锰酸钾发生反应，化学反应式为：C（树脂）+2KMnO4=2MnO2+CO2+2KOH4K MnO4+4 KOH=4 K2MnO4+2H2O+O2 3 K2MnO4+H2O=2 KMnO4+ MnO2+ KOH MnO42- 酸 化 MnO4-+e吡咯在酸性条件下，在二氧化锰的作用下，生成导电性聚吡咯，其反应式为： (c)导电膜上电镀铜原理当电场加在覆铜板上的铜箔部分时，在紧靠铜箔的聚吡咯膜上就形成了一个电场。镀液中的二阶铜离子首先在紧靠铜箔的膜上形成了铜核，然后以铜核为中心，不断向四周蔓延扩展而得到沉积铜层。随着时间增长，铜核之间的桥接，使在聚吡咯膜上形成无间隙的致密镀铜层。2.4 项目产业化方案2.4.1 实施方案项目产品采用二次以上的积层技术，同时采用激光微孔加工技术，激光直接成像制作精细线路技术，直接电镀技术，进行高品质HDI板制作。项目产品采用的积层工艺是采用主流的激光钻孔成孔技术，积层材料采用RCC（环氧积层材料）。基本流程是：内层芯板 表面处理 层压激光钻孔 PTH(电镀通孔) 图形转移 表面处理层压 激光钻孔 PTH 图形转移后续流程。 里面的流程是根据HDI要求积层的层数需要增加的流程，若要两次积层则只需重复一次就可以。2.4.2 高密度积层印制电路板生产工艺流程高密度积层印制电路板生产工艺流程:a 各层覆铜箔板，半固化片材料准备b 中间双面层烧蚀图形c 线路板表面处理d 叠片、层压3、4层e 激光钻盲孔f 盲孔直接电镀g 烧蚀图形h 线路板表面处理i 叠片、层压5、6层j 激光钻盲孔k 盲孔直接电镀l 烧蚀图形m 重复上述流程，反复往上叠层，直到所需层数n 激光钻通孔、盲孔o 直接电镀p 烧蚀图形q 清洁处理r 检验s 涂布阻焊层、印字符t 烧蚀焊盘u 印活性焊剂v 激光加工外形w 测试、检验x 包装2.5现有工作基础和条件2.5.1 现有工作基础我公司现已大量生产单、双面PCB板，刚-挠结合PCB板。 项目产品的研发已取得突破性进展，项目产品处于攻关后期阶段，但通过基础工作和技术储备，主要关键技术已经突破。2.5.1.1 高密度积层印制电路板材料为了加工出高性能的高密度积层印制电路板，必须、使用最合适于积层多层印制电路板结构，电路形成方法和通孔形成方法的高密度积层材料。项目产品使用双面印制作为芯板，并使其上有一个积层是供激光成孔的涂树脂薄膜构成的印制板，我们所选用的材料特点如下：（A）不含卤/锑材料的阻燃性 为了增强电子/电气设备防火安全，PCB材料必须具有阻燃性，项目产品采用一种基于磷，氮混合物的阻燃材料用于高密度积层印制电路板。氮/磷混合物质的阻燃机理如下图4所示： 磷化物 (HPO3)n、H3PO4H3PO4+有机聚合物 -(C)n-氮化物 NH3+N2-H2O 图4 氮/磷混合物的阻燃机理在一块印制电路板燃烧过程中，在某些情况下，印制电路板内部的磷化物可能会产生不挥发酸，自身将形成一种聚磷酸；而在另外一些情况下，作为一种脱水剂，磷化物将参与含氧聚合物，产生一种炭，抑制可燃气体的产生。如果此时还一起存在一种产生惰性气体的氮化物，例如氮气，那么，可能还会产生膨胀炭，进一步增加阻燃作用。开发这种磷氮混合阻燃材料，存在两大问题：一是需要选择一种合适的磷化物；二是需要确定磷的含量。已在纸酚醛层板中获得广泛应用的（磷酸三苯脂）和其他一些磷酸脂，是高水解的，而且热阻低劣，所以不能使用它们来开发新阻燃材料。最近，科学家们研制出了一种属芳族的磷化物，这种磷化物基本上是低水解的，热阻极好。在使用这种磷化物，以及把酚醛清漆一熟化型环氧树脂（见表四）作为一种典型树脂使用的情况下，我们探讨了磷含量、g和阻燃性三者之间的关系。Tg被选定为表示层压板特性的一个指数，其目标是在150下设定的（DMA方法）。 表四 典型的树脂化合物当量数量双酚醛A型环氧树脂475370酚醛清漆环氧树脂210370酚醛清漆苯酚102260磷含量、g和阻燃度之间的关系如图5所示。根据这种典型树脂，可以查出能够满足目标阻燃UL94V0，即平均燃烧时间为5秒或以下，以及g为150（DMA方法）或以上的磷含量是2.02.5%。根据这一发现，我们便可以按照这种磷含量来计标不含卤FR-4和RSC的树脂成分了。图5 磷含量与Tg和可燃性之间的关系 （B）涂树脂薄膜(RCF)熔化粘度的优化不含卤RCF树脂设计的关键，是熔化粘度的优化问题。不含卤RCF树脂和不含卤FR-4树脂之间的最大差别，在于挠性有所增加。与FR-4不同，RCF树脂不使用玻璃布作为基底材料，所以要求RCF树脂具有某种挠性。为此，还要同时使用一种高聚合物含量的化合物，并且在这种接合中，这