引言

过去18个月，关于半导体制造以及美国国内芯片制造方面落后的充分担忧，已经有了大量的书面报道和讨论。针对这一问题，美国政府颁布了《CHIPS和科学法案》。这项法案提供的资金旨在推动美国国内芯片制造的更快发展。虽然，这一切的初衷都很好，但一旦这些先进的芯片被制造出来，它们将何去何从？正如人们所说，“光有芯片也没用”。

这些芯片需要高阶PWB来支持这些封装。PWB和IC载板是这些芯片、微处理器、电容器、存储器、逻辑等安装和互连的物理平台。如果没有高可靠性、高密度的平台，芯片将无处可去。这正是必须采用关键技术、工艺和材料来支持芯片生产和高阶封装的原因。本月专栏的主题是为了支持高阶封装，PWB领域的制造商必须了解和掌握的关键方面。分别是：

• 定位和材料选择

• 小孔钻孔、小孔导通孔形成

• 去钻污和金属化

• 高阶光刻和细线蚀刻

• 盲孔电镀、盲孔及埋孔填充

• 信号完整性

• 质量控制和鉴定

 

本篇将重点介绍以下方面：

• 定位和材料选择

• 小孔钻孔、小孔导通孔形成

• 去钻污和金属化

 

定位和材料选择

HDI板的特点是特征更小和对准更严苛。为此，特征补偿和缩放比普通电路板更重要。HDI板也用于高频应用，因此，满足这些需求为工程设计、定位部门带来了新的挑战。表1显示了工程设计高频板的三大挑战。

 

表1:高速HDI板面临三大挑战

 

材料选择同样重要，特别是因为无铅组装温度及其对层压板分层和可靠性的影响。重要的新功能包括：

1.使用“共面波导”和共面带状线模型的高频板的阻抗计算和堆叠。

2.新型酚醛环氧树脂和无卤FR-4的特性和放大、特征补偿。

3.能够添加局部基准以对准激光钻孔CCD相机。

4.根据直径、深度和材料类型存储激光钻孔参数的系统。

5. 塞孔的特征，以确定埋孔的放置是否会产生问题。

从材料的角度来看，低Dk和低损耗层压材料是首选的层压材料。需要满足信号完整性和阻抗匹配要求。最小化高频信号损耗对于支持高阶封装的IC载板技术至关重要。这使人们能够更好地理解导通孔形成和去钻污、去金属化。

 

小孔、小孔微导通孔形成

虽然HDI通常与激光钻孔相关，但也可以通过机械钻孔和化学蚀刻形成小盲孔。重要的是确保每个板都能接收到正确的微导通孔钻孔参数。理想情况下，形成的导通孔形状时在通孔顶部有更宽的开口，向下逐渐变细（图1）。

 

图1:有镀铜的理想微导通孔外形

 

导通孔的形状对于实现均匀镀铜至关重要。电镀操作的流体动力学要求不断补充关键电镀添加剂，以确保更换新鲜电解液以减少浓度极化。随着浓度极化，扩散层会缺少铜离子和其他添加剂。

不甚理想导通孔形成如图2所示。注意，盲孔的直径在顶部略窄。此外，整体导通孔的质量受到影响，是过度去除粘合剂材料。在这种情况下，电解液到盲孔的层流被破坏，进一步影响均匀电镀。

 

图2:不甚理想的导通孔外形

 

需要考虑的其他重要因素和条件包括：

1. 确保外层的层压厚度一致，否则将严重影响激光钻孔。
2. 注意能级，以免在盲孔底部产生分层或环氧树脂残留物。
3. 仔细选择要激光钻孔的电介质（可激光钻孔的半固化片）。
4. 检查激光钻孔设备的景深，以验证可以激光钻孔的最厚板材。
5. 5.制造商必须投资最新的对准和导通孔形成设备。

 

• 可能存在孔和导通孔的定位精度问题

• 可用于预测材料移动的系统

 

去钻污和金属化

从纯材料的角度来看，这些高性能树脂更难去钻污和金属化。因为模量更高，材料更脆。这些材料也更耐化学工艺，包括碱性高锰酸盐化学工艺。人们不能依赖常见的具有较低Tg材料树脂的高表面积和蜂巢状结构。

 

图3:碱性高锰酸盐去钻污(低Tg材料)后的蜂窝结构

 

然而，为了确保清除钻屑和其他碎屑，碱性高锰酸盐工艺还必须活化树脂和玻纤，以确保后续镀铜的附着力。松散的碎屑和光滑的树脂表面将无法提供足够的附着力，因而无法承受热偏移和机械冲击。

本文下篇部分将深入探讨金属化。

 

更多内容可点击这里查看，文章发表于《PCB007中国线上杂志》23年4月号，更多精彩原创内容，欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。

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