摘 要 通過(guò)對(duì)埋嵌子板高密度互連結(jié)構(gòu)PCB中局部混壓工藝難點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)銑槽控制、子母板偏移、板面流膠及阻膠方法控制等進(jìn)行研究，通過(guò)試驗(yàn)評(píng)估了不同定位方式、不同開(kāi)槽補(bǔ)償方式、不同阻膠排板方式及邊緣刮銅等設(shè)計(jì)，找出了工藝難點(diǎn)的有效解決方法，完善了埋嵌子板高密度互連結(jié)構(gòu)PCB制作工藝，經(jīng)批量生產(chǎn)應(yīng)用，驗(yàn)證了該工藝可行性。

　　1 前言

　　隨著電子通訊技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制作提出了更高的要求；應(yīng)運(yùn)而生的是新技術(shù)、新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路不斷日新月異、推陳出新；埋嵌入子板高密度互連工藝技術(shù)（圖1）正是在此背景下，打破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，集合了多結(jié)構(gòu)、多元器件整合互連；在一塊選擇性局部互連混壓工藝PCB板中同時(shí)設(shè)計(jì)有走高頻、走低頻線路應(yīng)用等。這一設(shè)計(jì)主要優(yōu)點(diǎn)在于：

　?。?）集成了高頻、低頻線路設(shè)計(jì)，提高了產(chǎn)品電器性能，縮短了走線距離，減小了信號(hào)損耗，提升了傳輸速度；同時(shí)，高低頻混合，實(shí)現(xiàn)了高頻技術(shù)應(yīng)用于高多層線路板技術(shù)應(yīng)用；

　?。?）降低了板厚度，減少了PCB板面積，縮小了裝配空間；

　?。?）降低了PCB板設(shè)計(jì)制作成本，減少了PCB采購(gòu)成本；

　　（4）支持了數(shù)字部份高密設(shè)計(jì)所需，集成了多功能設(shè)計(jì)為一體，為設(shè)備小型化提供了基礎(chǔ)。

　　該項(xiàng)技術(shù)可以為OEM設(shè)計(jì)提供新思路，新方法，此項(xiàng)設(shè)計(jì)工藝特點(diǎn)，是通過(guò)局部混合高頻材料結(jié)構(gòu)互連來(lái)達(dá)到減小高頻特殊材料使用量，降低材料成本，減少信號(hào)損失及信號(hào)干擾等問(wèn)題，解決同一高多層PCB板中高低頻設(shè)計(jì)不能兼顧的缺點(diǎn)。通過(guò)嵌入子板高密度互連工藝技術(shù)應(yīng)用，可滿足OEM廠家多功能高低頻集成設(shè)計(jì)的需求。此項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)，必將帶來(lái)電子技術(shù)的革命性發(fā)展，未來(lái)的電子產(chǎn)品需求具有非常大的應(yīng)用前景。因此，嵌入子板高密度互連工藝技術(shù)及應(yīng)用是未來(lái)電子技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，誰(shuí)能先擁有該技術(shù)，誰(shuí)便能占領(lǐng)市場(chǎng)先機(jī)；同時(shí)，提高了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力與工藝技術(shù)能力；據(jù)市場(chǎng)調(diào)研預(yù)期，嵌入子板高密度互連工藝技術(shù)及產(chǎn)品，未來(lái)應(yīng)具有較好的技術(shù)應(yīng)用前景及市場(chǎng)空間；將在3G、4G產(chǎn)品上批量設(shè)計(jì)應(yīng)用，未來(lái)具有批量非常大應(yīng)用需求。

　　然而，嵌入子板高密度互連工藝產(chǎn)品前期在開(kāi)發(fā)研究開(kāi)發(fā)時(shí)，發(fā)現(xiàn)一些工藝難點(diǎn)問(wèn)題，特別是子板偏移及局部混壓界面殘膠無(wú)法有效去除問(wèn)題，此難點(diǎn)將制約批量生產(chǎn)制作。因此，為適應(yīng)未來(lái)批量產(chǎn)品制作，急需解決嵌入子板高密度互連混壓工藝難點(diǎn)問(wèn)題，滿足批量生產(chǎn)制作工藝可行性。

　　2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

　　嵌入子板高密度互連結(jié)構(gòu)PCB產(chǎn)品設(shè)計(jì)示意圖如圖2.在一普通FR4材料整板中，設(shè)計(jì)局部位置嵌入RO4350B等高頻材料子板，在同一電子線路板中，即實(shí)現(xiàn)了低頻電子元器件功能設(shè)計(jì)所需，又實(shí)現(xiàn)了局部位置高頻電子元器件設(shè)計(jì)所需；通過(guò)設(shè)計(jì)局部位置混壓，實(shí)現(xiàn)了同一塊印制線路板中既有高頻信號(hào)線，又有低頻電子信號(hào)線設(shè)計(jì)。

　　同時(shí)，在局部混壓板中，又可設(shè)計(jì)有背鉆、盲埋銅塊、銑階梯槽等制作工藝技術(shù)。

　　3 工藝難點(diǎn)分析

　　嵌入子板高密度互連結(jié)構(gòu)工藝PCB產(chǎn)品，經(jīng)前期預(yù)研及小批量生產(chǎn)試驗(yàn)驗(yàn)證后，解決了部份工藝問(wèn)題，但仍發(fā)現(xiàn)該工藝存在銑槽控制易超標(biāo)、子板偏移、銑槽錯(cuò)誤導(dǎo)致排板放錯(cuò)、板面流膠大、板面殘膠不能完全去除等，由于板面有殘膠去除不凈，電鍍包覆，熱應(yīng)力后會(huì)出現(xiàn)電鍍層分層現(xiàn)象；因此，子板偏移、板面殘膠去除不凈均需作報(bào)廢處理，見(jiàn)表1.

　　從表1分析可歸納出，局部混壓工藝難點(diǎn)主要在于銑槽及其控制、銑板定位控制、層壓子板板面流膠及流膠去除控制。這些工藝難點(diǎn)若不能有效解決，勢(shì)必嚴(yán)重影響批量板生產(chǎn)工藝控制及成品品質(zhì)等。

　　4 制作工藝研究

　　4.1 銑槽及定位研究

　　從嵌入子板高密度互連結(jié)構(gòu)PCB產(chǎn)品設(shè)計(jì)示意圖（圖2）可知，要實(shí)現(xiàn)將子板嵌入母板中（圖3），并實(shí)現(xiàn)完全匹配：交界處間隙又不能過(guò)小或過(guò)大，過(guò)小則易造成排板時(shí)子板無(wú)法有效放入及利用四邊卡位固定，壓板時(shí)易造成子板偏移等異常；過(guò)大時(shí)需要填充的膠量較多，則會(huì)造成縫隙位置填膠困難。因此，對(duì)子板外形尺寸和母板開(kāi)槽尺寸控制提出了較高的要求。

　　分析子板銑板及母板開(kāi)槽，主要由子板定位方式、芯板開(kāi)槽定位方式、銑機(jī)、銑板參數(shù)、疊板厚度等因素影響。銑機(jī)由機(jī)器本身性能及日常保養(yǎng)維護(hù)決定，工藝性不強(qiáng)。而銑板參數(shù)及疊板厚度，設(shè)置已較常規(guī)設(shè)置優(yōu)化，在充分考慮生產(chǎn)效率的情況下，此處亦可不作為研究重點(diǎn)；因此，重點(diǎn)研究定位方式對(duì)銑板的改善。

　　4.1.1 不同定位方式優(yōu)缺點(diǎn)分析（表2）

　　從表2可知，銑板與銑槽時(shí)采用5孔定位方式要好于3孔定位方式。

　　4.1.2 定位方式對(duì)比

　　對(duì)比測(cè)試分別采用3孔（圖4）、5孔（圖5）定位方式銑板，測(cè)量銑板后外形尺寸數(shù)據(jù)與理論值對(duì)比，其數(shù)據(jù)對(duì)比如圖6.

　　4.1.3 不同定位方式能力分析

　　按±0.076 mm（±3 mil）控制公差對(duì)比3孔定位與5孔定位的能力，見(jiàn)表3.

　　從表3的能力分析可知，3孔定位方式銑板外形尺寸存在超差現(xiàn)象，說(shuō)明銑板控制較差；而采用5孔定位方式銑板，銑外形尺寸均滿足上下限要求。按±0.075 mm（±3 mil）公差計(jì)算CPK,5孔定位的CPK為0.598,3孔定位的CPK為0.242,說(shuō)明5孔定位的銑外形能力明顯優(yōu)于3孔定位銑外形能力。因此，銑槽設(shè)計(jì)5孔定位方式要優(yōu)于3孔定位方式。

　　4.1.4 銑機(jī)、鉆機(jī)能力分析

　　設(shè)計(jì)一組試驗(yàn)驗(yàn)證，在板面分別采用銑機(jī)、鉆機(jī)鉆出一定數(shù)量孔，測(cè)試兩種設(shè)備鉆孔的孔位，對(duì)比結(jié)果如表4.

　　通過(guò)對(duì)比測(cè)試，鉆機(jī)鉆出的孔位明顯優(yōu)于銑機(jī)鉆出的孔位，因此，設(shè)計(jì)子板單元內(nèi)定位孔采用鉆機(jī)鉆孔定位。

　　4.2 板面流膠控制研究

　　4.2.1 流膠影響因素分析

　　通過(guò)局部混壓工藝，子板通過(guò)母板開(kāi)槽的方式將子板嵌入，子板的一面接觸P片，另一面作為外層；壓合過(guò)程中，半固化片高溫高壓下固態(tài)樹(shù)脂膠熔融成液態(tài)流動(dòng)，產(chǎn)生的流膠在受壓作用下填充至混壓交界位縫隙的同時(shí)，會(huì)有余膠溢流至交界位表面（如圖7），但溢流至板面的殘膠又不能太少或太多：太少會(huì)造成交界位縫隙處填膠不足，出現(xiàn)空洞異?，F(xiàn)象；太多則會(huì)出現(xiàn)后續(xù)加工板面殘膠無(wú)法去除干凈，沉銅電鍍包覆后會(huì)存在電鍍層分離異?，F(xiàn)象；因此，如何控制板面流膠是局部混壓工藝的關(guān)鍵制作難點(diǎn)。

　　分析影響表面流膠的主要影響因素有以下幾點(diǎn)：

　?。?）子母板開(kāi)槽匹配補(bǔ)償方式（子母板開(kāi)償縫隙寬度補(bǔ)償大小等設(shè)計(jì)）；

　?。?）子板設(shè)計(jì)；

　?。?）壓板參數(shù)流膠控制（材料升溫速率、轉(zhuǎn)壓點(diǎn)，高壓等需符合材料要求）；

　?。?）層壓阻膠壓板方式（如阻膠材料選用及排板方式等）。

　　針對(duì)以上影響因素，為改善局部混壓板層壓后表面殘膠控制，設(shè)計(jì)試驗(yàn)進(jìn)行分析：

　　4.2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募拔锪蠝?zhǔn)備

　　（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/FONT>