HDI产品结构与PTEE

1HDI板结构PTFE混压板摘要本文通过对PTFE混压埋盲孔板进行研究，主要针对盲孔化学方式除去表面余胶进行试验，选出适用于PTFE阻胶的隔离膜，并拟定相关的工艺流程。关键词：混压埋盲孔板目录概述...................................................................................11.试验因素分析.......................................................................12.试验设计...........................................................................1通过对产品结构的分析，与常规PTFE与FR4混压板进行技术共享，研究的和点在于埋盲孔流胶处理与填胶能力评估。.......................................................................13.试验结果及分析.....................................................................23.1.阻胶膜测试结果...................................................................23.2.余胶去除结果.....................................................................23.3棕化和不棕化层压后的阻胶对比试验..................................................43.4.可靠性测试.......................................................................54.总结65.参与人员...........................................................................6概述续PTFE与FR4混压板工艺后，电路设计中需求具有埋盲孔结构的混压PCB，对于PTFE板料，由于其特殊的机械性能，加工中要求制程的选择的诸多要求，如表面处理不能用传统的机械式刷板除胶等等工艺，，不仅机械性能要求特别，FR4粘结片对盲孔的填孔能力也是埋盲孔制作的关键，对于此类产品的开发，需要进行专项的研究试验。1.试验因素分析对于具有埋盲孔结板的PTFE与FR4材料混压板，产品的制作过程中有以下的特殊控制点需进行特别研究。如下所示：收缩比例。PTFE层压加工时收缩大，因此收缩比例和正常FR-4相比有较大差别。而混压中收缩比例可在生产中进行测定，此处不再进行研究。混压阻抗设计。不同介电常数板材压在一起，新的计算方式已建立，此处可进行重复二次验证。PTH问题。由于混压板既有FR-4又有PTFE材料，而两种材料钻孔参数相差较远，钻孔参数以PTFE为主导，去钻污及PTH则以PLASMA工艺进行。混压埋盲孔板除以上问题外，难度最大的就是盲孔流胶的处理。由于PTFE材料不能用机械方法进行处理，层压后盲孔内的流胶不能通过铲平或磨刷方式去除。因此需要寻找一种新的非机械处理的方法来处理盲孔流胶问题或者不使胶流出孔外。些项作为研究重点。PTFE活性层与FR4的接合力。由于涉及到PTFE蚀刻后再层压，有蚀刻后活化层暴露在空气中失效时间的问题，因此需要对蚀刻到层压开始的时间间隔进行规范和限制，先前已进行相关的研究，此处将进行收用。2.试验设计通过对产品结构的分析，与常规PTFE与FR4混压板进行技术共享，研究的和点在于埋盲孔流胶处理与填胶能力评估。分为：阻胶膜选择，余胶处理工艺选择，可靠性分析三个方面。1.1.阻胶膜阻胶膜厚度：0.05mm，0.165mm（CECO埋盲孔专用膜）孔径选择：0.3mm,0.5mm,0.7mm,1.0mm,1.5mm（0.3mm及0.5mm常用孔径，其余作为能力测试孔径，任选作为能力分析）。1.2.余胶处理工艺余胶的通过“微蚀+去钻污”进行处理，主要针对微蚀时间与去钻污时间进行调整。23.试验结果及分析3.1.阻胶膜测试结果压合采用有销定位，PTFE材料为0.254mm厚度，结构为4层板，粘结片为2张2116。压合后观察并对流胶进行测试.表1测试结果项目0.165mm厚度阻胶膜0.05mm厚度阻胶膜结论流胶特征部分孔内仍有胶流出来（约40％），流胶区域约距孔边0.3mm,厚度约2um.所有盲孔均有胶冒出，但是胶层厚度比较均匀，经切片测试，最厚部分在0~5.6um之间。0.165mm厚度膜较好表面状况在非孔区域存在树脂点在非孔区域存在树脂点与膜的表面无关阻胶膜状况膜较厚,压合存在皱折，该区域流胶不规律，且较厚。膜较薄较硬，没产生皱折，流胶均匀。0.05mm厚度膜较好表3不同阻胶膜在不同孔径下表面下凹（单位um）结论：A.0.165mm膜阻胶良好，但是孔周围约0.3mm仍然有胶流出,且易因折痕产生不规则流胶，0.05mm膜流胶均匀。B.粘在阻胶膜和板面之间的半固化树脂粉将在板面留下不规则的流胶，叠板时需要加强清洁，防止此类缺陷发生。C.0.165mm膜的填孔能力与孔径有关，孔径越大，填孔能力越差。C.0.05mm膜的填孔能力也基本上是孔径越大，填胶能力也越弱，但是变化范围很小，自0.3mm到1.5mm的变动范围仅11.3um。且最大填孔能力为31.28um,完全可以接受。3.2.余胶去除结果3.2.1.阻胶后，采用层压后高锰酸钾去钻污去除流胶。膜厚孔径（mm)数据1数据2数据3数据4均值标准差0.343.3454547.545.21.7301250.586.78078.378.380.833.9978120.79596.7959595.430.851135106.7106.7106.7113.814.151.5153.3153.3140146.7148.36.3625860.3202020202000.5202016.716.718.351.9052560.721.72528.333.327.084.947979128.32521.725252.6944391.53031.731.731.731.280.850.165mm0.05mm3根据阻胶后胶厚，确定去钻污两次。工艺路线定为微蚀后高锰酸钾去钻污两次，去完后，发现仍有少量树脂残留板上。考虑到棕化层凹进部分可能残存树脂，去钻污时不好去除。因此我们再通过微蚀去棕化层，流胶已经去净。①试验现象及分析两次去钻污后（0.165mm阻胶膜）(两次去钻污后（0.05mm阻胶膜）微蚀后（0.165mm阻胶膜，Φ0.3mm）微蚀后（0.165mm阻胶膜,Φ1.5mm）微蚀后（0.05mm阻胶膜，Φ0.3mm）微蚀后（0.05mm阻胶膜，Φ1.50mm）微蚀后缺陷（0.165mm阻胶膜，Φ1.0mm）微蚀后缺陷（0.165mm阻胶膜，Φ1.5mm）由上面图片我们可以看出：A.两次去钻污后，基本上已经将胶去除，但是微蚀后，还有胶迹。B.0.05mm膜阻胶后没有任何缺陷，0.165mm膜还有缺陷，孔口附近有胶未去净。C.控制人为因素后，孔外的树脂粉流胶得到控制。3.2.2.方案改进：微蚀后留的胶迹应该是棕化层凹陷部分的胶和棕化层未去净，考虑棕化层厚度不大于1.5um,波谷部分不到1um，因此我们再微蚀一次应该可以微蚀掉余下棕化层，同时也可将胶去掉。实践证明，这个选择4是对的。再微蚀两次后板面胶去净（缺陷处除外）。由于0.165mm膜较软，易变形，孔口有位置低处或缺口处就可能有胶流出，所以此种阻胶膜加工时有较高的去胶成本。试验流程微蚀(层压微蚀，速度70.0)去钻污两次微蚀两次（电三微蚀线，速度70.0HZ）。试验现象：0.05mm孔口无余胶,0.165mm孔口余胶；非孔区域的树脂粉流胶，可以完全去除。结论：A.0.165mm膜阻胶后的填孔能力不能满足我们的要求，0.05mm膜满足要求。B.选用0.05mm膜阻胶＋去钻污去胶流程处理可以去除树脂粉余胶及孔口余胶。3.3棕化和不棕化层压后的阻胶对比试验目前主要的内层处理方式为棕化工艺，对棕化工艺的重要性进行分析，可以了解棕化层在去余胶时的作用，因此我们作本试验考察棕化和不棕化层压后对高锰酸钾去盲孔流胶的影响，选用0.05mm离型膜。一块板棕化，另一块板不棕化。压合后，去钻污考察两块板全钻污的情况。①试验现象及分析棕化板（去钻污1次Ф0.3mm）棕化板（去钻污1次,Ф1.5mm）棕化板（去钻污1次,微蚀一次）棕化板（去钻污1次，微蚀一次）未棕化板（去钻污1次，Ф0.3mm）未棕化板（去钻污1次,Ф1.0mm）5未棕化板（去钻污1次,微蚀1次）未棕化板（去钻污1次，微蚀1次）结论A.去钻污一次后，棕化过板和未棕化板板面都有余胶。B.棕化后板去钻污一次，微蚀一次就可以将板上胶去除;而未棕化板则板面还有余胶。分析应该是去钻污后,棕化层的余胶主要在载体棕化层上，胶体整个被棕化层分开，胶体不是一个整体，易被微蚀液侵蚀，微蚀后，棕化层去掉，胶也去掉了；而未棕化板的胶较为完整，余胶整体胶保持良好，微蚀液不易渗入内部，因此胶体保持完好，微蚀不掉。3.4.可靠性测试3.4.1阻胶可靠性试验按IPC－TM－650条件对埋盲孔板进行热冲击，热冲击10次没有发现任何分层起泡现象。如下图所示：试片数3件。10次热冲击后切片10次热冲击后切片10次孔壁没有任何异样，盲孔良好。在半固化片位置10次热冲击有树脂收缩现象，可以接受。3.4.2.老化试验一周老化试验后，热冲击，孔内在FR4位置处略有树脂和铜有分开的状况。3.4.3.回流模拟试验包装后放置一周，取板作回流焊模拟试验。未见分层起泡。3.4.4.外观检查金面颜色光亮度不够，略有色差现象。主要原因是现场停滞时间长，导致表面有污迹，需在绿油前进行微蚀清洁表面。3.4.5.阻抗6阻抗设计为49.7Ω,测试值为：49.03Ω，48.64Ω；误差为2.1%，极好。4.总结混压埋盲孔采用0.05mm离型膜阻胶，再采用去钻污一次，微蚀一次的方式去盲孔流胶。盲孔去胶流程为：“内层制作内层棕化层压微蚀一次（层压微蚀线，速度70）沉铜去钻污一次（15min.）微蚀一次（层压微蚀线，微蚀）钻孔PLASMA去钻污沉铜（不去钻污）后续流程。对于具有埋盲孔结构的PTFE与FR4混压板，其关键加工在于作胶的去除及阻胶，其次表面清洁后，污染物树脂层厚度与流胶厚度相当时可以在化学方法中去除。5.参与人员技术中心曾平、品质部卢中，以及物理室的大力协助。参考方献PTFE印制板制作，印制线路信息第一期2003.1