任意层互连生产技术研究

金立奎

（珠海方正科技高密电子有限公司，广东 珠海 519175）

1 引言

目前高端移动电子设备大部分都配有触控显示屏，显示屏的尺寸也从之前的2 in逐渐加大到了4 in ～6 in，显示屏的加大造成了耗电量的成倍增加。为了增加电子产品的待机时间，厂商在设计时都最大限度减小线路板的尺寸，以加大了电池的容量；目前高端电子产品的线路板尺寸，已从之前与产品等大减小到产品尺寸的50%以下。线路板的功能增加而面积减小，必然使得HDI电路板的设计越来越多地向三阶、四阶及ELIC发展。HDI板功能增加有以下几个趋势：一是高阶层，基本为三阶HDI结构，部分甚至需要四阶的HDI结构；二是缩小线宽间距，小的线宽间距50 μm/50 μm左右，更小的为40 μm/50 μm；三是减小盲孔尺寸，小的盲孔已达到50 μm左右；四是ELIC设计。随着电子产品的持续发展，ELIC设计必然成为未来线路板采用的主流。

2 ELIC设计对减小板面积的原理

HDI板为了各层间的互通，通常采用通孔及盲孔进行层间导通；但通孔占用板面积大且生产有局限性，不利于高密度设计；同样的层数，ELIC设计比一般HDI层间导通方式多30%以上（图1）。

图1 一般HDI与ELIC盲孔层间导通设计示意图

另外，一般的HDI板盲孔底层需要设PAD，层间导通所占用的板面积大，影响布线；而ELIC直接在盲孔上叠孔，比一般HDI约减少50%的层间导通占用面积（如图2）。

图2 一般盲孔与ELIC盲孔设计示意图

3 任意层互连制作难点

任意层互连为了达到高密度、厚度薄及尺寸小等指标，通常会采用厚度0.05 mm ～ 0.076 mm的基板，介层采用106、1037或1027等型号的薄PP；生产时采用逐层压合及打孔进行增层，主要会遇到下列问题：

（1）基板薄，生产过程中容易卡板及变形。

目前许多HDI制造工厂在生产薄基板盲孔时，通常采用先经图形转移开窗，然后镭射的作业流程；薄基板在图形转移压膜时会造成卷板，蚀刻时对机台的生产薄板要求高且容易卡板。

（2）介厚薄，阻抗无法满足客户要求。

为了满足电子产品轻、薄化发展的趋势，对线路板厚度的要求也越来越高；为了达到成品板厚，通常会选用薄的PP。介层厚度的降低造成阻抗减小，当线宽距设计为50 μm/50 μm时，通过减小线宽来增加阻抗的传统方法已无法满足客户的要求。

（3）对准度难控制。

ELIC采用逐层打孔方式进行任意层互连，多次的图形转移有激光造成层间对准度变差，加上生产过程中板料的涨缩，造成开、短路不良。

（4）压合次数多，涨缩管控困难。

ELIC采用逐层压合的方式增层，基板薄且压合次数多，同料号涨缩R值大且成品尺寸难以管控。

4 如何生产ELIC

（1）采用水平棕化+DLD工艺生产基板层盲孔，减少基板变形及卡板，提升生产良率。

受垂直黑化挂架能力的限制，激光DLD生产前使用水平棕化线对基板进行表面处理（因水平棕化线需对待压合的板子表面进行粗化处理，所以一般的生产线都具备生产0.05 mm薄板的能力）；然后同黑化DLD一样进行激光打孔及除胶作业。

（2）利用LOW Dk材料增加阻抗值。

随着线路板介厚设计越来越薄、线宽的要求已接近制程能力极限（50 μm），用普通材料较难达到客户特殊的阻抗要求；这时需要使用到Dk值较低的材料——LOW Dk材料，LOW Dk材料的Dk值约为3.3～3.6之间，各基材厂商都有生产（一般材料Dk值约为3.8～4.2之间）。在同样线宽及铜厚条件下，LOW Dk材料可降低约4 μm单层介厚。

图3 影响阻抗值的主要因素及关系图

（3）在基板层制作全部层别的压合内靶，各层别以基板为标准来提升对准度。

目前业内通常将压合内靶设在前一层图形上，压合时使用X-R钻靶机钻出后制程的定位孔；此类型设计在压合次数超过3次或涨缩较严重时，层间会出现累计偏移，造成对准度不良；为了改善多次压合后层间偏移，在基板层制作全部层别的压合内靶，各层别以基板为标准来进行对位，防止偏移不良。

图4 层间偏移图片与较好的盲孔叠孔图片对比

（4）涨缩的管控。

随着BGA尺寸从0.5 mm pitch减小到目前的0.4 mm pitch，涨缩已变成高阶HDI最主要品质指标之一；SET成品光学点尺寸要求已从之前的±75 μm变为±50 μm，以SET尺寸200 mm为例，成品比例需在99.98%～100.02%之间，生产较困难；为了确保成品尺寸，建议管控方式如下：

①对来料的基板，使用前进行烘烤。

基板具有吸水性，长时间的放置后基板吸水，压合后会造成涨缩不均现象；建议基板使用前进行烘烤，减小压合后产品涨缩的R值。

②裁板时方向一致。

基板是由玻布、树脂及铜箔组成，压合时玻布的经、纬向涨缩不一致，造成产品尺寸不良；建议裁板时每片板的X、Y轴对应基板的经、纬向一致；

③在线对异常批比例进行调整。

在生产过程中，对已知比例偏小的异常批适当加大比例后生产；反之，对比例偏大的异常批适当减小比例后生产。

5 总结

任意层互连是HDI高密度化发展的方向，在降低板厚、方便布线等方面有等极大的优势，目前在高端电子产品中已开始批量使用；此类产品单价高、毛利好，且生产时无需额外新增设备。通过对ELIC板的工艺难点制程做相关的改善及流程优化，成功解决了薄板ELIC板的加工、对准度、涨缩等难点。任意层互连板作为一种趋势性的高端产品，任意层互连工艺将进一步得到应用。

[1]刘亚辉. 板材补偿系数浅谈,第四届全国青年印制电路学术年会论文集[C]. 2010.11.