用于堆叠装配技术的转接板制作探讨.pdf

印制电路信息 2024 No.1特种板 Special PCB用于堆叠装配技术的转接板制作探讨旷成龙 张俊杰（江西红板科技股份有限公司，江西 吉安 343100）摘要转接板通过堆叠装配技术连接上下面高密度互连（HDI）板，可使电子产品减小体积，并实现更多应用功能。此类产品对图形精度、树脂塞孔、铜厚及阻焊油墨厚度等有较高要求。在制作过程中，需要结合具体的产品需求和技术要求，选择合适的制作工艺和材料，并进行严格的工艺参数控制，才能保证转接板的质量和性能。通过对一款转接板进行研究，探讨其制作难点和相应控制方法，可为同行制作此类产品提供参考。关键词转接板；堆叠装配；图形精度；树脂塞孔；铜厚；阻焊厚度中图分类号：TN41文献标志码：A文章编号：10090096（2024）01001506Discussion on the manufacture of interposer board for stacking assembly technologyKUANG Chenglong ZHANG Junjie(Jiangxi Redboard Technology Co.,Ltd.,Jian 343100,Jiangxi,China)AbstractThe interposer board connects the upper and lower high density interconnector(HDI)boards through stacking assembly technology,which can reduce the volume of electronic products and achieve more application functions.This type of product has high requirements for pattern accuracy,resin plugging hole,copper thickness,and solder mask ink thickness.In the production process,it is necessary to combine specific product requirements and technical requirements,select appropriate production processes and materials,and strictly control process parameters to ensure the quality and performance of the interposer board.This article stresses the difficulty and control skill in the process,providing guidance to improve the technique in the production of interposer board.Key words interposer board;stacking assembly;pattern accuracy;resin plugging hole;copper thickness;solder mask thickness0引言运 用 堆 叠 装 配 互 连 技 术 的 印 制 电 路 板（printed circuit board，PCB），其中一块用于中介连接的PCB称为转接板，其可使电子产品连接不同尺寸、形状和类型的组件，实现高密度的电气连接和信号传输，从而提高了整个系统的可靠性。某公司研发的一款转接板，通过堆叠装配技术连作者简介：旷成龙（1988），男，高级工程师，本科，主要研究方向为HDI新项目。-15特种板 Special PCB印制电路信息 2024 No.1接上下面高密度互连（high density interconnector，HDI）板，使电子产品在减小体积的同时，实现更多应用功能。此类转接板对图形精度、树脂塞孔、铜厚及阻焊厚度有较高要求。本文从设计信息、制作难点和控制方法等角度对此板的研发过程进行探讨。1产品信息1.1产品制作要求及基础信息产品特征见表1。1.2转接板主要工艺流程该转接板是双面板，工艺流程如图 1 所示。生产流程需二次化学镀铜（沉铜），二次加厚铜，二次减铜，二次钻孔。制作过程复杂，对设备性能和工艺制作方法有较高的要求。1.3制作难点识别转接板组装过程是将 2 片 HDI 板夹在中间，贴片过3次回流焊，为确保不同层之间的电气连接和信号传输，对孔位精度和焊盘的位置精度要求高，要求受热涨缩稳定、翘曲度小，具体包括但不限于以下要求。（1）导通孔连接在焊盘上为盘中孔（via in pad，VIP）结构，孔铜要求最小 18 m，采用树脂 塞 孔 电 镀 填 平 工 艺（plating over filled via，POFV）。（2）孔中心到孔中心孔位公差0.05 mm，孔内不允许有毛刺。（3）需树脂塞孔的过孔距邻近金属化孔近，易渗入邻近孔中，树脂塞孔凹陷10 m，平整度要求高。表1产品特征序号12345678910111213项目架构叠层板材板厚/mm最小孔径/mm最大孔径/mm孔位公差铜厚要求焊盘尺寸/焊盘开窗焊盘公差阻焊厚度翘曲度/%其他要求基础信息双面板低Dk，低Df，低热膨胀系数（coefficient of thermal expansion，CTE），高Tg0.90.050.200.075，金属化孔（树脂塞孔）1.70.05，金属化孔（安装孔）孔中心到孔中心距离100 mm时，公差为0.05 mm；100 mm0.25 mm时，公差10%540 m图形/线路拐角处阻焊厚度5 m；6 m（线路、铜面阻焊厚度）铜面高度 30 m；00.37 mm时，网版塞孔点钻头按比孔大0.1 mm设计。（3）首板及在线检查树脂塞孔不能有凹陷，树脂油墨不可渗入旁边不塞的金属化孔（plated through hole，PTH）内。（4）针对树脂塞孔冒油不良情况，网印人员在印刷架网调机后，用对位膜调网，使用放大镜检查首板的板子塞孔面和冒油面，油墨不可渗到插件孔内。（5）在线生产时，每笼板子印刷后需擦拭网底一次，防止网版积油墨渗油。（6）在线批量塞孔生产时，使用放大镜检查每笼板的首、中、尾板，确保无品质不良品漏出。（7）塞孔烘烤后需再目视全检，检查板面无油墨渗油到插件孔。图2底板测量钻孔精度表2铜厚管控要求序号12345工序沉铜后外加厚铜IH磨板外层减铜二次IH磨板外二次加厚铜铜厚要求通孔孔铜20 m；面铜（394）m面铜（374）m减铜后保证第一次镀铜10 m；减铜10 m条件下，面铜（274）m面铜（254）m通孔孔铜20 m；面铜4154 m-17特种板 Special PCB印制电路信息 2024 No.1（8）树脂油墨使用真空油墨搅拌机搅拌，改善气泡不良。（9）塞孔后出油面树脂塞孔呈颗粒状，密集孔呈峰谷状，不允许连成一片，不允许油墨明显堆积及整板糊油，如图3所示。2.4图形尺寸公差和间距公差此 板 NSMD 焊 盘 尺 寸 0.25 mm，公 差 0.025 mm，光学点间距公差0.05 mm。使用高精度连线激光直接成像（laser director imaging，LDI）曝光机生产，二面涨缩系数一致。曝光完一面后，翻板用相同对位孔曝光另一面，消除不同机台的对位偏差，可取得良好的单面对位精度和层间图形对位精度。碱性蚀刻时，蚀刻液从露铜表面开始向下逐步蚀刻，同时蚀刻侧面铜，要求蚀刻因子3。考虑到该板在贴片时要过3次回流焊，因此所有线路和焊盘 不 允 许 修 补，自 动 化 光 学 检 测（automated optical inspection，AOI）扫描和修理完成后，对修理板过清洗线并复扫，避免有不良漏失。2.5阻焊工序的制作方法阻焊工序主要控制点为阻焊厚度、阻焊精度和阻焊杂物。按常用网印机工艺参数，首板使用六边形湿膜测试片测试当前印刷的油墨厚度，固化后的油墨厚度约为湿膜厚度的50%，使铜面上阻焊厚度靠近中值 20 m；基材上阻焊油墨的高度不超过焊盘 25 m。曝光使用激光直接成像（laser director imaging，LDI）曝光机连线生产，控制阻焊对位精度35 m。阻焊杂物管控从前处理线、印刷、预烘、曝光、显影到最后固化，所有流程均需保持清洁。3测量和检验出货前按客户要求做检验和可靠性测试。（1）随机抽取32单元板测量，用二次元测量插件孔到光点、孔到光点Y轴、光点到光点Y轴、光点到光点X轴和孔到光点X轴距离，符合要求，且CPK1.33，见表3。图3树脂塞孔要求表3图形间距测量单位：mm位置要求上公差下公差规格上限规格下限最大最小平均 标准偏差CPK插件孔到光点24.150.0750.07524.22524.07524.180 224.134 424.159 20.013 71.58孔到光点X轴89.000.0750.07589.07588.92589.028 288.955 288.996 50.016 51.43孔到光点Y轴76.800.0750.07576.87576.72576.823 376.765 276.793 50.015 81.43光点到光点X轴84.000.0500.05084.05083.95084.023 083.985 884.001 70.009 11.76光点到光点Y轴76.800.0500.05076.85076.75076.817 076.779 176.800 50.010 61.54-18印制电路信息 2024 No.1特种板 Special PCB（2）终检工序 100%过板曲检查机测量平整度，实测翘曲度10 m；整体面铜（4510）m样品1#样品2#样品3#样品结果盖帽铜厚25.7/30.8 m；整体面铜44.4/45.3 m；树脂塞孔无裂纹，饱满度100%盖帽铜厚24.4/28.5 m；整体面铜45.3/44.4 m；树脂塞孔无裂纹，饱满度100%盖帽铜厚24.7/29.5 m；整体面铜：45.3/45.3 m；树脂塞孔无裂纹，饱满度100%图5孔切片表5可靠性测试序号1234567试验项目热应力试验耐回流焊测试焊盘拉拔力测试介电强度测试恒定湿热绝缘电阻测试CAF测试冷热冲击试验方法将样品涂有助焊剂，浸入（2885）的锡液中，时间（10+1）s；漂锡3次IPC TM650 2.6.27采用（2605）曲线，过5次选圆形NSMD焊盘,使用拉力计以50 mm/min的速度将电测针拉起，记录焊盘拉拔力电压 DC 500 V；时间60 s经过温度(505)，湿度(85%93%)RH，时间168 h环境后，绝缘电阻100 M，且湿热试验之后，进行介质电压测试，仍能满足介质耐电压要求温度85；相对湿度85%；偏压100 V；试验时间 500 h低温55；高温125；分别持续时间15 min；500个循环试验判定试验后整体外观应无褪色、烧焦、分层、起泡、过孔镀层开裂等缺陷发生试验后整体外观应无褪色、烧焦、分层、起泡、过孔镀层开裂等缺陷发生100 kg/cm2不能有飞弧及绝缘击穿现象出现 金板表面镀层无变色、氧化等不良，其他表面处理板不做外观要求；试验前绝缘电阻500 M，试验后绝缘电阻100 M测试后阻值100 M试验前后电阻变化率10试验结果合格合格合格合格合格合格合格-19特种板 Special PCB印制电路信息 2024 No.14结语通过前期策划识别风险点，制定生产管控方案和品质监控方案，持续分析实际生产过程出现的异常和总结改善措施，整理出一套适用的生产技术，并已大批量交付多款转接板。由于转接板要求多，过程管控严格，对不同类型的转接板，需更多同行的共同努力，不断总结经验，探索新的方法和工艺。参考文献 1 许文丹,孙剑,姜建国,等.用于先进PCB制造技术的堆叠封装技术研究J.价值工程,2010(34):4950.2 杨烈文,刘攀.树脂塞孔空洞产生原因及改善对策J.印制电路信息,2014(11):5861.3 高光迪.PCB阻焊表面异物附着原因分析及改善J.印制电路信息,2019(5):1217.征文通知为丰富杂志内容，适应更多层次读者需求，为提高行业技术水平打下基础。印制电路信息 期刊特开设“电子电路知识园地”专栏。该栏目的内容主要是对行业内某项技术或事物进行解释与说明，以便统一认知。“知识园地”的选题范围是电子电路领域的相关知识，分布如下：（1）电子电路、印制电路基本概念，包括印制电路板种类、HDI板及埋置元件板等特种 PCB概念、IC载板及印制电子等概念；（2）电子电路设计知识，包括高频高速、信号完整性、热管理、电路板结构、设计数据格式、设计检查等概念；（3）基板材料知识，包括覆铜板、半固化片、涂树脂铜箔、积层绝缘膜等结构与性能，各种树脂、增强物和铜箔等性能特点，以及一些重要性能指标的概念；（4）PCB工艺路线知识，包括减成法、加成法、半加成法、改进型半加成法，以及积层法等概念；（5）PCB制程专项知识，包括图形转移、多层压制、成孔成型加工、电镀涂覆、品质检测等方面技术方法；其中也涉及到干膜、油墨、钻铣刀具、垫板、化学药品等材料知识；（6）封装技术知识，包括引线框架、陶瓷载板、有机载板等区分，以及 BGA、FCBGA、CSP、SiP等概念；（7）装联技术知识，包括插装、贴装，焊接、键合、压接、粘接，波峰焊、再流焊、打线键合，以及焊接材料和品质等概念；（8）绿色生产与智能化技术知识，包括清洁生产、碳排放、三废治理、危险品等概念；精益生产、数字化管理系统、智能制造等概念。以上所述仅是粗略，专项知识还需细化。电子电路知识广泛，除了已有知识，还有新知识产生，欢迎有更广、更多的选题。作者可以按自己的专长阐述某项知识。对于来稿所述知识内容是作者的认识和理解，若读者有不同看法也欢迎来稿，发表自己的见解。相信有争鸣的学术氛围，会使知识更加清晰切实，营造出丰富多彩的知识园地。希望行业内有识之士共同供稿出力，办好该栏目！投稿要求投稿要求：文稿格式不同于学术论文，要求具备文章标题（中英文）、作者名（中文和拼音）、作者单位（中英文）；不需要摘要和关键词；单位和图表、专业词语仍应符合规范要求。篇幅字数不限，若内容多、篇幅过长可分立题目成多篇。在文末请注明作者简介（姓名，出生年月，职称，学历，主要从事某方面）。投稿邮箱投稿邮箱：投稿联系投稿联系：陆 旻 02164139487*312本刊编辑部-20