增层法多层板与非机钻式导孔 Build Up MLB and Non – Drilled Via ....DOCVIP

增層法多層板與非機鑽式導孔 Build Up MLB and Non – Drilled Via Hole 　 　 作者：白蓉生　先生 　　　　 　 　　 前言： 　　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 ) 去執行。彼時組裝不密，佈線不多，故問題也不大。然因電子產品功能提升與零件增加，乃由早先的通孔插裝改為節省板面的表面黏裝。 1980年後SMT開始漸入量產，使得 PCB在小孔細線上成為重耍的課題。然而這種採用鍚膏與波焊的雙面黏裝做法，仍受到零件不斷複雜化與引腳持續增多，以及 晶片級封裝(CSP)極端輕薄短小的多層板壓力下，積極因應的PCB業界又於1990年起推出 非機械鑽孔 式的盲孔埋孔甚至通孔，與板外逐次增加層面的增層法 (Build Up Process工研院工材所譯為積層式多層板) ，在微薄化方面再次出現革命性的進步。本文即針對該非傳統鑽孔的各種專密製程加以概述，並專對電漿咬孔與雷射燒孔等兩種商用製程做較詳細的介紹。 一、傳統多層板的製做與受限 1.傳統流程 　　傳統多層板對層與層之間互連(Interconnection)的做法，是先在各內層薄基上，以阻劑選擇蝕銅做出所需的圓墊Pads)，經壓合及鑽孔後即可將各層圓墊予以串通。並再以PTH及電鍍銅方式使各層孔環得興孔壁導通。最後完成外層板面蝕刻的線路，即成為每層用孔環啣接全通孔(PTH)的互連系統，其流程概要如下： １.先就各內層面上的線路與圓墊進行成像與蝕刻(Print and Etch)，得到所 　　需的導體圖形。 ２.隨即進行黑/棕氧化處理(Black／Brown Oxide Treatment)完成各內層板。 ３.加入膠片(Prepreg)與外層銅箔進行疊合與壓合，成為多層板半成品。 ４.再進行鑽孔、鍍通孔(PTH)、成像(Image Transfer;正片法或負片法)及 　　蝕刻得到外層線路並完成多層板之成品。 2.外層面積的限制 　　傳統多層板係採單次壓合為半成品，再行鑽孔鍍孔與線路蝕刻而達到整體互連之目的。凡欲與孔銅壁導通者則利用孔環(Annular Ring)與其他線路啣接;凡不欲與孔銅壁導通者，則在各層孔環外緣與大銅面之間採用空環(Clearance)予以隔絕(Isolation)。 　　此種一次成型全板貫穿的傳統互連做法，處於目前之多腳零件增量裝配，在降低成本減少層數，致使細線佈局不斷增密而渴求面積情形下，只有儘量縮小孔徑興孔環，甚至出現極其困難的無環(Landless)通孔以為因應。如此將使孔徑逼小到 1Omil以下的境界，對生產力與成本方面都造成極大的負面影響。 　 面臨密集組裝時傳統全通孔所呈現的缺失有： 層間互連用的傳統通孔無法直接做在板面SMD的腳墊上，需另以扇出( 　 圖 l. 左為傳統 SMD 焊墊進行互連所需之 ”扇出”(Fan Out) 引線與墊上直接盲孔無 Fan Out 　 之比較。右為插孔、SMD 扇接導孔、及電漿法盲導孔等孔徑大小之比較。Fan Out)方式連通各腳墊，對板面的有限空間而言可謂十分浪費。 全通孔會破壞多層板內在電壓層的完整性，使電容蒙受損失增加雜訊。 爭奪零件組裝所需的面積。 妨礙多層板內在訊號層的佈線面楨。 密集組裝迫使通孔孔徑愈來愈小，成本也愈來愈貴。 　 　　早期鍍通孔除用於層間互連之目的外，還需擔負起零件腳插裝的任務，故孔徑興孔距皆有其下限。I986年以後SMT十分成熟之際，除了高功率大 型 CPU(約1OW)與附加卡(Add-on Card)仍需揮裝以確保可靠度之外，其餘大多數零件的引腳均已改成表面黏裝，因而板面上只需留下必要的矩型焊墊以供接腳即可。 　　此種只扮演層間互連的傳統鍍通孔，似乎無需一定要貫穿全板，大可改 變成為只在部份層次間連通的盲孔(Blind Hole)與埋孔(Buried Hole)，以省下通孔在板面上的用地，讓有限的外層面積儘量用以佈線與焊接零件。這就是板外逐次增層法(Build-up)與非機鑽式(Non-drilled)導孔(Via)的起因。 　 圖2. 全通 PTH 之傳統多層板經部份改成盲孔埋孔後之擠縮小型化情形。 3.傳統埋導孔(Buried Via)與盲導孔(Blind Via) 　　傳統多層板的埋孔製作並不困難，只要按一般雙面板做法，先將各內層薄板進行鑽孔、鍍孔及線路蝕刻後，再用真空壓合法以膠片之流膠去填滿各內導孔，即可壓合成為有埋孔的多層板。 　　至於傳統盲孔的做法也不難，常見的六層板可分別先做兩片有通孔的薄雙面板當成外層，與另一片無孔的內層板一併壓合成為六層板，即出現已填膠的盲孔。再進行整體全通孔的製作，則成為有盲孔與通孔的MLB。若欲另做埋孔時，則也可將中間的內層板先