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HDI电路板盲孔加工需要注意的细节


2022年11月15日 13:23:01来源:集源电路作者:admin我要评论(0

什么是HDI电路板?HDI(High Density Interconnection)高密度互连PCB的英文缩写,是在传统多层线路板制造技术基础上,通过高密度微细布线和微小导通孔技术来实现,辅以激光钻孔,水平/直立式PTH湿法流程等工艺生产的多层埋/盲孔PCB的简称。


根据IPC-2226里面的定义,盲孔或埋孔直径≤0.15mm[0.00591 in],盘直径≤0.35mm[0.0138 in],通过激光或机械钻孔,干/湿蚀刻,图形转移,通过电镀形成导电包覆。
备注:孔径>0.15mm[0.00591 in]参考本标准中导通孔。

HDI常用钻孔尺寸范围:
3-5mil,一般取中间值4mil进行设计生产的比较多。

HDI常用的IPC标准
1)IPC/JPCA-2315-高密度互连结构与微孔设计指南
2)IPC-2226-高密度互连(HDI)印刷电路板设计准则之部
3)IPC/JPCA-4104-高密度互连(HDI)结构之介电质材料验证与性能表现规范
4)IPC-6016,高密度互连(HDI)结构的验证与性能表现规范

HDI盲孔的加工原理:
非机械钻孔,孔径在0.15mm(6mil)以下盲孔,盲孔底部Pad在0.25mm(10mil)以下者,特称为Microvia微导孔或微孔。
微孔通常采用激光方式加工,光类型主要包括红外光和紫外光两种。

常见的LASER激发方式通常有两种:
一种是UV光,一种是密封CO2气体
利用红外线的热能,当温度升高或能量增加到一定程度后,如有机物的熔点、燃点或沸点时,则有机物分子的相互作用力或束缚力将大为减小到使有机物分子相互脱离成自由态或游离态,由于激光的不断提供能量,而使有机分子逸出或者与空气中的氧气燃烧而成为二氧化碳或水气体而散离去,由于激光是以一定直径的红外光束来加工的,因而形成微小孔。

固态Nd:YAG紫外激光器发射的是高能量的紫外光光束,利用其光学能(高能量光子),破坏了有机物的分子键(如共价键),金属晶体(如金属键)等,形成悬浮颗粒或原子团、分子团或原子、分子而逸散离出,最后形成盲孔。

激光孔的填孔方式一般采用电镀填孔方式。

电镀填孔的优点:
1.有利于设计叠孔(Stacked)和盘上孔(via on Pad)
2.改善电气性能,有助于高频设计
3.有助于散热和增加载流
4.塞孔和电气互连一步完成
5.盲孔内用电镀铜填满,可靠性更高
由于镭射孔的孔径较小为0.075-0.2mm,采用电镀的方式,增加孔内铜厚度,从而达到塞孔的目的。

填孔电镀的板厚孔径比(厚径比)极限在1:1,通常在0.8:1,也就是用4mil的激光孔,填孔最大深度在4mil,正常深度在3.2mil左右。

需要注意的是如果工艺控制不到位,容易产生盲孔凹陷。盲孔凹陷度对焊接的影响:
由于盲孔孔径或通孔厚径比电镀填孔(孔结构)原因,以及电镀添加剂的基本原理限制,不可避免的出现Dimple值。由于盲孔涉及后续焊接流程,通常对Dimple值都有不同规格的要求,一般要求Dimple≤15um。

如果盲孔盘上的dimlpe超标,BGA的焊球在焊接时,会产生一个空洞。盘中孔和盲孔焊盘上的凹陷度比较大,焊接时容易产生空洞和气泡。

如果焊盘不在焊点的正中间,就会导致焊点的一侧开裂,不良就这产生了,特别是在老化和震动测试以后,这种不良会更加突出。
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