HDI板通盲孔同时开窗电镀的制作方法_黄海蛟
一文搞定HDI板
一文搞懂HDI板！
什么是HDI板
HDI（High Density Interconnector）板，即高密度互连板，是使用微盲埋孔技术的一种线路分布密度比较高的电路板。
是含内层线路及外层线路，再利用钻孔，以及孔内金属化的制程，来使得各层线路之内部之间实现连结功能。
随着电子产品向高密度，高精度发展，相应对线路板提出了同样的要求。
而提高pcb密度最有效的方法是减少通孔的数量，及精确设置盲孔，埋孔来实现这个要求，由此应运而产生了HDI板。
关键词
微孔：在PCB中，直径小于6mil（150um）的孔被称为微孔。
埋孔：Buried Via Hole，埋在内层的孔，在成品看不到，主要用于内层线路的导通，可以减少信号受干扰的几率，保持传输线特性阻抗的连续性。
由于埋孔不占PCB的表面积，所以可在PCB表面放置更多元器件。
盲孔：Blind Via，连接表层和内层而不贯通整版的导通孔。
HDI板与常规板的差异
HDI 阶数的定义
Anylayer
HDI常见的POFV工艺（电镀填平）
POFV（Plated on filled via）即，电镀填平
工艺流程实现：压合→钻孔→沉铜电镀→树脂塞孔(电镀填孔）→树脂磨板→沉铜电镀→图转
POFV 剖面图（树脂塞孔）
POFV 剖面图（电镀填孔）
加工完后，VIA IN PAD 焊盘外观与普通PCB一致。
印制电路板通盲孔同镀
作者： 陈剑红
作者机构： 乐健科技珠海有限公司,广东珠海519180
出版物刊名： 科技创新与应用
页码： 102-103页
年卷期： 2018年 第27期
主题词： 高密度电路板;盲孔;通盲孔同镀;降低成本
摘要：随着HDI印制电路板产品市场的需求越来越大,电路板的通孔及盲孔的制作技术有待提高的必要.高密度,小微孔板的设计需要利用盲孔、埋孔和通孔的结构来将层与层之间相连接.制作工厂一般是先处理盲孔电镀填铜后,再进行通孔的电镀.工艺流程过于复杂,需要经过两次电镀工序才能完成,对于需求高量产的制作工厂来说,这种工序严重浪费工时.文章为改善这一困难,试验了将通孔和盲孔一次性制作,以达到降低生产成本,提高产品品质和缩短生产周期的效果.。
PCB工艺流程之常见HDI线路板工艺流程
PCB工艺流程之常见HDI线路板工艺流程HDI（High-Density Interconnect）是一种高密度线路板技术，它可以使更多的线路、更密集的元件和更小的孔径布局在更小的面积上。
HDI线路板工艺流程相比传统线路板工艺流程更加复杂，包括多层穿孔、盲孔、埋孔等加工方式。
下面介绍一般的HDI线路板工艺流程。
首先，设计阶段。
在设计阶段，需要根据产品的功能需求和工艺要求，进行线路板的设计和规划。
设计人员需要根据产品的布局和尺寸来确定线路板的层数和层间距，以及线宽线距和孔径的设置。
其次，图形制作与光绘。
根据设计所得的线路板布局图，需要将其通过CAD系统转换为导出格式，然后使用光绘机将图形转移到基板上。
在光绘的过程中，需要注意对图形的对位精度和分辨率进行控制。
接下来是表面处理。
表面处理可分为表面清洁、化学镀覆和铜镀。
表面清洁通常采用碱性清洗剂进行除油和除垢，以使基板具备良好的附着性。
然后是化学镀覆，其主要作用是在基板表面均匀地覆盖一层铜。
最后是铜镀，能够增强基板的导电性，使线路通电流更加顺畅。
然后是孔的加工。
在HDI线路板中，因为元件和线路在较小的面积上布局，因此需要使用更小的孔径。
孔的加工方式包括多层穿孔、盲孔和埋孔。
多层穿孔是将穿过整个基板的孔，盲孔是只穿过一部分层的孔，而埋孔是孔壁都埋在基板中。
孔的加工过程中需要注意对孔径的控制，以确保孔的质量。
随后是内层制作。
内层制作是将通过孔连接起来的线路形成内层线路，通常采用图形覆膜、蚀刻和脱膜的方法。
图形覆膜是将光绘技术使用到内层制作中，蚀刻是通过化学腐蚀将不需要的铜层去除，而脱膜则是将覆盖在铜层上的光敏胶去除。
接下来是外层制作。
外层制作是将内层线路与外层线路连接起来，通常采用图形绘制、蚀刻和阻焊等步骤。
图形绘制将外层图形通过光刻技术转移到基板上，蚀刻将不需要的铜层去除，而阻焊则是在线路板上涂覆一层保护层，以保护线路并增强其对焊接的粘附性。
最后是封装和测试。
一种厚介质HDI板盲孔制作技术研究
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ᢰᵟ⢩⛩ 1.57±0.16mm 0.25mm L1-2 ቲ 62 њǃL5-6 ቲ 31 њ 䫫ཤⴤᖴ0.250 mmˈ㓥⁚∄1:1 䫫ཤⴤᖴ0.350 mm ǃᆼᡀᆄᖴ0.305 mmˈᖴ∄4.5:1 䫫ཤⴤᖴ0.30 mmǃᆼᡀᆄᖴ0.254 mm
0 前言
近年来，随着电子信息技术的不断发展，电 子产品在PCB上安装的功能元件数越来越多，对 其承载的信号传输量、频率及信号保真度等要求 也不断提高，高密度互连（HDI）板的介质层设 计厚度越来越大，不再局限于≤0.1 mm的标准。 基于目前填孔电镀工艺对纵横比的要求，随着介 质层设计厚度的增加，盲孔孔径设计也必然随之 加大（通常HDI板盲孔直径≤0.1 mm，介质层厚 度≤0.1 mm，纵横比维持≤1[1]。尽管维持了盲孔 纵横比≤1要求，但此类厚介质大孔径盲孔特殊 HDI板的制作难度依然很大，极易出现各种品质问
WANG Wen-ming HU Shan-yong HAN Lei XUN Rui-ping Abstract Based on the requirements of via-filling plating process to aspect ratio, the design diameter of blind via must increase accordingly. The production difficulty of the thick-substrate and large-diameter blind via is extremely difficult and is prone to all kinds of quality problems, such as the breakdown, adhesive residue and open circuit of blind via. Based on a thick-substrate special HDI board, the production technique of this HDI blind via was introducedin this paper. Key words HDI board; Laser Blind via; Via-filling plating; Desmear & PTH; Open circuit of blind via
hdi工艺流程
hdi工艺流程HDI（High Density Interconnect）是一种高密度互连技术，通过增加PCB板层数和缩小线宽/线间距，可以将更多的元器件连接在一个PCB板上，提高了电路板的集成度和信号传输速度。
下面是HDI工艺流程的详细解释。
1. 电路设计和布局：首先，根据电路需求设计出适当的电路板布局。
设计师需要考虑电路的功能和特性，选择合适的元器件，并确定它们的位置和布线方式。
2. 材料选取：根据电路设计要求和功能，选择合适的材料。
常用的材料包括FR4基板、聚酰亚胺（PI）基板和PTFE基板。
这些材料具有不同的机械性能、导热性能和耐高温性能。
3. 制作内层板：将FR4基板加工成所需的内层板。
首先，将FR4基板上锡，然后将覆铜层粘贴在FR4基板上。
接下来，使用光敏蚀刻或激光图形将覆铜层剥离，形成所需的电路图案。
4. 背钝化处理：由于内层板的孔洞需要实现电气连接，需要在覆铜层上形成铜盖层。
为了确保覆铜层和孔洞之间的可靠连接，需要进行背钝化处理。
背钝化处理主要包括去除覆铜层上的氧化物以及在孔洞壁上形成化学镀铜。
5. 堆层与压合：将经过背钝化处理的内层板和其他空芯板堆叠在一起形成多层板。
然后，将多层板放入热压机中，使用高温和高压将多层板压合在一起。
这样可以确保所有层之间的可靠电气连接。
6. 机械钻孔和内层成型：使用机械钻孔设备在多层板上钻孔。
钻孔用于形成电气连接和组件安装孔。
然后，使用钻孔尺寸逐层镗孔，使其成为具有特定形状的方孔。
7. 通过盲孔和埋孔：在多层板上形成盲孔和埋孔是HDI技术的关键步骤。
盲孔是从外部图层到内层图层的孔洞，而埋孔是在内部图层之间形成的孔洞。
8. 镀铜和电镀：通过镀铜和电镀等表面处理，形成电路板的导电层。
例如，可以使用电化学方法在覆铜层上镀上一层铜。
然后，再使用金属化学反应将铜沉积在所需的微型线路上。
9. 外层图案制作：使用光敏蚀刻或激光图形在外层板上形成所需的电路图案。
然后，使用外层镀铜和电镀来加固和保护外层图案。
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印制电路信息2013 No.4HDI板 HDI Boards
HDI板通盲孔同时开窗电镀的制作方法
Paper Code: S-018
黄海蛟 李学明 叶应才 翟青霞
（深圳崇达多层线路板有限公司，广东 深圳 518132）
摘 要 现阶段通盲孔位于同一层的HDI板，生产流程较长，制作成本较高，文章通过从优化生
产流程，缩短生产周期，降低制作难度角度出发，设计出一种通盲孔同时开窗电镀的
工艺技术，对通盲孔同时开窗电镀的工艺技术提出一些见解。
关键词 高密度互连板；盲孔；通孔；开窗电镀
中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1009-0096（2014）04-0183-03
A method for simultaneous window and plating
for HDI via and blind holes
HUANG Hai-jiao LI Xue-ming YE Ying-cai ZHAI Qing-xia
Abstract Currently, the manufacture process for those HDI PCB with via and blind holes located on the
same layer is quite long and the cost is high accordingly. To optimize the process, shorten the period, and reduce the
diffi culty, this paper fi nds out a technology to window and plate simultaneously for both via and blind holes.
Key words HDI PCB; Blind Hole; Via Hole; Window and Plating
1 前言
随着高密度互连（HDI）板市场的迅速发展，电子产品的微型化、高集成化程度越来越高，促使在HDI板的设计中孔的分布越来越密集、结构越来越复杂。
以下针对同一层次盲孔与通孔（此处通孔为Via in Pad，即孔上需设计焊盘）同时存在的结构进行流程优化，通过将激光盲孔与通孔同时开窗电镀的方法，将盲孔与通孔镀铜一次性制作，以达到降低生产成本、提高产品品质和缩短生产周期的效果。
2 流程设计及难度分析
针对不同类型及要求的HDI板，在流程设计上存在较大的差异；布线密度的增加，尺寸的轻薄化，要求产品满足可制作性和可靠性。
以下是同一层次同时包含Via in Pad的盲孔与通孔的4种不同流程，及优略势分析对比。
2.1 4种不同流程设计
（1）流程①（通孔、盲孔一起制作）
前流程→激光钻孔→钻树脂塞孔→沉铜→整板填孔→切片分析→树脂塞孔→砂带磨板→后工序（2）流程②（通孔、盲孔一起制作）
前流程→激光钻孔→钻树脂塞孔→沉铜→整板填孔→切片分析→树脂塞孔→砂带磨板→减铜→砂带磨板→后工序
（3）流程③（通孔、盲孔分开制作）
前流程→激光钻孔→沉铜、板电→切片分析→
印制电路信息 2013 No.4
HDI板 HDI Boards 镀孔图形→填孔电镀→切片分析→退膜→砂带磨板→钻树脂塞孔→沉铜、板电→镀孔图形→镀孔→切片分析→退膜→树脂塞孔→砂带磨板→后工序
（4）流程④（通盲孔同时开窗电镀流程）前流程→激光钻孔→钻树脂塞孔→沉铜、板电→镀孔图形→填孔电镀→切片分析→退膜→砂带磨板→后工序
2.2 流程对比分析
从以上对比分析可以看出，流程④相对其他三种流程较为简短，并且能够满足高阶叠孔HDI 和线宽/线隙分布密集的产品制作要求，同时起到节约成本的效果。
以下利用实例对流程④进行详解。
2.3 难点分析
2.3.1 控制盲孔与通孔孔铜的增长速率
通盲孔同时电镀主要难点在于控制盲孔与通孔孔铜的增长速率。
由于通孔为Via in Pad 孔，需树脂塞孔填平，故在填孔后需控制通孔的孔铜及电镀后的孔径大小，以保证树脂塞孔饱满，这就需对盲孔与通孔孔铜的增长速率进行控制。
2.3.2 填孔质量评价尺度
填孔表现可用不同的尺度来评估，而“填孔率（% via filling ）”及“凹陷深度”是最常见的，“相对镀层厚度（RDT ）”是近年提出的尺度，用以评估填孔表现。
RDT （Relative Deposition Thickness ）定义为盲孔内镀层厚度与面铜厚度之比值，是一个较好的表示填充性能的指数。
等厚的填充对应于RDT 值为1，
如图1所示。
一个填孔产品显示填孔率100%，可能RDT 值只有2或3。
这表示此填孔产品须要较厚的电镀厚度来完成由盲孔底部向上的填孔机制，较厚的电镀厚度不利于后续制程细线路的制作。
图1 填空率via fill（VF%），凹陷深度（D）及相对镀层厚度（RDT）
2.3.3 电镀液要求
在生产过程中，填孔流程都要求保证有高的填孔率，低凹陷深度及高相对层厚度，对于HDI 的应用，填盲孔及通孔深度能力需同时兼顾。
通孔深度能力同时受到槽液导电性及通孔孔径、孔深之影响。
相对于填孔电镀液，高通孔深度能力的电镀液组成为高酸，低铜及高导电率。
而填孔电镀液则具有较低的导电率，这是由于高硫酸铜浓度所致。
对于HDI 的应用，电镀液需同时兼顾填孔表现及通孔深度能力，如图2所示。
图2 通孔深度能力＞80%（通孔纵横比5:1，电流密度1.8A/dm 2，电镀厚度20 m）
表1 4种流程的优略势对比
印制电路信息 2013 No.4HDI板 HDI Boards
（1）盲孔填平率达到85%以上；
（2）孔铜厚度测量合格，如表2的切片图所示；（3）孔壁耐热冲击测试，热冲击288 ℃×10 s ×3次无孔铜剥离或裂痕。
表3 切片图
4 总结
本文通过对盲孔与通孔不同电镀流程进行分析试验，探索通盲孔同时开窗电镀的流程设计及制作难点。
主要结论如下：
通过对4种通孔、盲孔电镀流程进行分析，对比出第④种流程既可以满足通盲孔同时电镀要求，又可节约成本，起到一举两得的作用；
重点选取控制盲孔与通孔孔铜的增长速率、填孔质量评价尺度、电镀液要求分析讨论，明确概念和理论模型，有助于试验的进行；
设计了一种8层的通盲孔同时电镀的产品，使用流程④制作，最后得到测试合格的产品。
流程④主要应用填孔电镀液对盲孔与通孔孔铜增长速率比，在盲孔填平时满足通孔孔铜及孔径要求，且可以保证底铜在填孔过程中不变，以利于高精细线路的制作；由于盲孔的孔径大小、通孔的孔径大小、孔的分布及纵横比对通盲孔同时电镀存在局限性太大，设计时需对以上不同因素进行综合考虑。
参考文献
[1]黎钦源等. 高厚径比HDI 通盲孔电镀参数研究[J]. 印制电路信息, 2009(S1).
[2]张伟东. 电镀填孔影响因素分析[J]. 印制电路信息, 2012,09.
第一作者简介
黄海蛟，现担任研发工程师，主要负责HDI 类PCB 产品的研发和转量产工作。
3 通盲孔一起开窗电镀制作
3.1 产品设计
设计产品结构图如图3所示。
图3 设计的产品结构图
产品其他结构特点表2所示：
3.2 通盲孔同时电镀制作过程
使用上述的流程④，对产品进行实际生产测试。
具体各工序制作参数如下：
（1）钻孔：采用直接打铜将激光盲孔钻出，通孔使用机械钻孔钻出；
（2）沉铜、板电：闪镀一层6 μm ~ 8 μm 的铜，防止表铜增长太厚，不利于精密线路制作；
（3）镀孔图形：镀孔图形需将盲孔与通孔全部开窗，开窗单边比孔大0.075 mm ；开窗不宜过大，否则会导致填孔后需打磨的孔面积大，研磨难度增大；
（4）填孔电镀：需控制通孔与盲孔铜厚的增长比率，试板安排在盲孔填孔线电镀，电流从小到大分三段填孔，电流为：10A ×1H+14A ×1H+23A ×1H ；填孔后进行切片分析：盲孔填满度135%，通孔孔铜40 μm ~ 50 μm ，盲孔与通孔的填孔速率比在2.5:1左右，切片图如表2所示：
（5）树脂塞孔：填孔后进行切片分析，通孔孔铜40 μm ~ 50 μm ，通孔孔径0.16 mm ，纵横比达9:1，树脂塞孔采用真空塞孔，磨板后测量铜厚，表铜可控制在1/3 oz 。
3.3 制作效果
经过以上分析和制作，产品各项指标测量及可
靠性效果如下。
表2 设计产品的其他结构特点。