mm阻焊开窗POFV工艺PCB板制作研究.pdf

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2013秋季国际PCB技术/信息论坛-290-覆铜箔层压板CCLHDI板HDIBoard0.03mm阻焊开窗POFV工艺PCB板制作研究PaperCode:

A-054肖璐纪成光袁继旺陶伟（东莞生益电子有限公司，广东东莞523039）摘要本项目一方面对传统POFV（Platingoverfilledvia）工艺进行优化，减少钻孔及镀铜流程，另一方面研究了线路侧蚀、阻焊侧蚀及沉镍金过程参数等因素对0.03mm阻焊开窗位置渗镀的影响，解决了传统的小阻焊开窗POFV工艺板制作中易出现的外层面铜铜厚极差大，外层蚀刻困难以及渗镀上阻焊等一系列问题。

关键词先用树脂堵塞导通孔再镀铜覆盖树脂；阻焊开窗渗镀；上阻焊中图分类号：

TN41文献标识码：

A文章编号：

1009-0096（2013）增刊-0290-10Researchon0.03mmsoldermaskwindowPrintedCircuitBoardwithPOFVdesigntechnologyXIAOLuJICheng-guangYUANJi-wangTAOWeiAbstractTheprojectstudiedoptimizationoftraditionalPOFVprocessandsimplifiedthedrillandplatingprocessintheonehand,ontheotherhandtheprojectstudiedeffectofconductorsideetching,soldermasksideetchingandENIGparametersontheseepageplatinginthe1.2milsoldermaskarea.Theprojectsolvedcommondefectssuchasthicksurfacecopperthickness,difficultyinouterpatternetchandseepageplatingonsoldermaskinthetraditionalmanufacture.KeywordsPOFV;SolderMaskWindow;SeepagePlating1背景随着电子产品技术的发展，元器件的表贴化、小型化趋势越来越明显，产品的密度也不断增加另外芯片主频不断提高，功能日益增强，单个芯片的功耗逐渐增大，导致热流密度的急剧提高。

而研究表明，超过55%的电子设备的失效形式是由温度过高引起的1，因此电子器件关键功能区域的散热性能是否优异决定电子设备的使用寿命，这也为现代传热技术在电子冷却领域的应用提出了新的课题。

目前为了达到良好散热的目的，通常采用底部热增强的封装形式，其散热途径主要通过Die-Dieattach材料-Thermal焊盘（或Thermalball）-焊锡（导热填充材料）、焊盘-线路板-散热过孔-散热铜箔、焊盘-线路板-金属基-散热铜箔等。

影响线路板散热的因素较多，例如线路板材料、局部的散热铜箔设计（面积、层数、厚度）、散热过孔设计（孔径、间距、数量）、过孔处理方式（塞孔材料等）等等2，因此埋入金属块、高密散热孔、大铜皮设计及POFV孔设计越来越多地应用在高频高功率线路板的散热功能中。

-291-覆铜箔层压板CCL2013秋季国际PCB技术/信息论坛HDI板HDIBoardPOFV（PlatingOverFilledVia）是对过电孔先树脂塞孔再镀铜覆盖树脂层的做法（图1），常规POFV工艺（图2）是把FOFV孔（需塞孔）和非POFV孔（不需塞孔）分开制作，因此需要两次电镀以保证孔铜及盖覆电镀铜厚，另外为了降低面铜铜厚，在塞孔后增加了减薄铜流程，同时为了保证盖覆电镀层铜厚，减铜量又不能过大。

因此使用常规POFV工艺，常出现外层面铜铜厚超标、铜厚极差大，外层蚀刻困难以及包覆电镀层铜薄等问题，且该工艺流程复杂，给操作和运输也增加了难度。

图1POFV示意图图2常规POFV流程另外，对于含最小0.03mm阻焊开窗的POFV工艺板，阻焊与焊盘之间的设计间距本身就小，再加上由于铜厚厚导致的焊盘侧蚀过大，更加减小了阻焊与焊盘之间的间距，从而导致沉金渗镀上阻焊的问题（图3）。

图3沉金渗镀上阻焊图片为了解决以上问题，本项目从两方面出发，一方面对传统POFV工艺进行优化，减少钻孔及镀铜流程，另一方面通过研究线路侧蚀、阻焊侧蚀及沉镍金过程参数等因素对0.03mm阻焊开窗位置渗镀的影响，需找最优条件解决了传统的小阻焊开窗POFV工艺板制作中易出现的外层面铜铜厚极差大，外层蚀刻困难以及渗镀上阻焊等一系列问题。

2一次钻孔制作POFV工艺研究2013秋季国际PCB技术/信息论坛-292-覆铜箔层压板CCLHDI板HDIBoard2.1试验原理为了减少加减铜流程，可以将POFV孔和非POFV孔钻孔制作合并，再进行选择性塞孔及盖覆电镀（CapPlating），以完成POFV孔的制作，即一次钻孔制作POFV工艺，制作流程见图4。

图4一次钻孔制作POFV工艺一次钻孔制作POFV工艺在流程上较常规法简单，仍过程存在不少难点（见表1）。

表1一次钻孔制作POFV工艺制作难点2.2试板设计

（1）拼板设计。

试板主要分3个不同的单元，测试图形设计主要分为：

塞孔区域；不塞孔区域；塞孔与挡点干膜焊盘最小间距测试区域；线路区域

（2）孔径设计信息。

试板孔径设计信息见表2所示。

表2孔设计（3）塞孔与挡点干膜焊盘最小间距区域图形设计（表3）。

-293-覆铜箔层压板CCL2013秋季国际PCB技术/信息论坛HDI板HDIBoard表3塞孔与挡点干膜焊盘最小间距区域图形设计备注：

干膜焊盘与孔呈交错排列；孔与焊盘的每种间距有正交和斜交两种孔的排布；干膜焊盘与塞孔最小间距排孔图形设计如下所示：

图5干膜焊盘与塞孔最小间距图形设计示意图说明：

蓝色焊盘为图形转移后干膜焊盘，直径D=5.2mm，一个矩阵中干膜焊盘之间横纵向pitch为10mm；白色焊盘为需塞树脂的过孔，孔径d=0.25mm，过孔之间横纵向pitch为10mm；H为排孔与干膜焊盘的最小间距，跟进试验设计最小间距有四种，分别为0.089mm/0.1mm/0.11mm/0.127mm。

每种间距H有两种，一种正交，一种斜交。

（4）线路图形设计。

设计每个模块中含8组线（图6），第一行普通线：

0.1mm/0.1mm；第二行SMT：

SMT宽度/间距分别为：

0.3mm/0.2mm、0.2mm/0.2mm、0.3mm/0.3mm图6线路图形模块外层图形设计（5）干膜图形设计。

SS面为下油面，对不需塞树脂的孔按表2干膜补偿量进行封孔。

元件面为冒油面，图形设计为3个单元，分别设计三种负焊环，见表4。

表4干膜图形设计2.3试验流程开料钻孔去毛刺烘板等离子体沉铜/加厚铜检板外层干膜真空塞孔陶瓷磨板退膜陶瓷磨板去钻污沉铜/加厚铜外层干膜图形电镀外层蚀刻阻焊沉金铣外形2.4试验结果2013秋季国际PCB技术/信息论坛-294-覆铜箔层压板CCLHDI板HDIBoard2.4.1各关键流程后的板面表观情况（表5）表5各关键流程后的板面表观情况-295-覆铜箔层压板CCL2013秋季国际PCB技术/信息论坛HDI板HDIBoard2.4.2塞孔效果

（1）塞孔模块塞孔效果（表6）表6塞孔模块塞孔效果小结：

试板为从SS面朝元件面面塞孔，位置1（0.25mm孔，厚径比91）孔径小，元件面面孔内未塞满，有针孔，其余位置均OK。

（2）塞孔与挡点干膜焊盘最小间距测试模块塞孔效果。

分别检查塞孔与挡点干膜焊盘最小间距测试模块的塞孔情况，各种设计未塞满比例见图7所示，未塞满比例高，此间距设计（0.089mm0.127mm），大小孔孔径差异（塞孔0.25mm非塞孔4.7mm）无法保证POFV孔的塞孔效果。

图7塞孔与挡点干膜焊盘最小间距测试模块塞孔未塞满比例2013秋季国际PCB技术/信息论坛-296-覆铜箔层压板CCLHDI板HDIBoard备注：

A、B、C分别代表三个单元，编号规则如（表8）：

表9各影响因素的影响结果（3）铜厚及线路制作情况（表10）。

表10铜厚及线路制作情况30.03mm阻焊开窗POFV板渗镀上阻焊改善研究3.1试验原理对于含最小0.03mm阻焊开窗的POFV板，以某类产品为例，它集合以下特点：

阻焊开窗a最少0.03mm，整板分布数千个类似位置，对阻焊对位高：

（1）焊盘与焊盘间距W最少0.13mm，阻焊桥0.063mm；

（2）包括POFV多种工艺，面铜铜厚H在50mm80mm变化，蚀刻后侧蚀Y25mm，max=35mm表8-297-覆铜箔层压板CCL2013秋季国际PCB技术/信息论坛HDI板HDIBoard（3）阻焊侧蚀X25mm，max=40mm；（4）阻焊曝光对位偏移使a0.03mm，加剧渗镀上阻焊的产生。

图8渗镀上阻焊缺陷特征切片图图9影响渗镀的工艺参数及沉金原理图对易沉金渗镀上阻焊主要的原因3-4进行分析如下（图10）。

从上可知，影响渗金上阻焊的原因主要分两大方面，阻焊桥与焊盘的间距小以及沉金工艺能力不佳，针对其具体的影响因素，本项目接下来分别做对比试验进行验证。

3.2试验验证内容（表11）表11渗镀上阻焊试验验证内容产生异常一级因素二级因素三级因素图102013秋季国际PCB技术/信息论坛-298-覆铜箔层压板CCLHDI板HDIBoard3.3试板设计在试板上设计不同的特征SMT区域，其开窗尺寸及焊盘数量如表12。

表12试板焊盘设计3.4试验结果（表13）-299-覆铜箔层压板CCL2013秋季国际PCB技术/信息论坛HDI板HDIBoard表13各主要渗金上阻焊影响因素的影响程度在引入双后浸沉金工艺下，各影响因子对渗镀上阻焊影响程度对比结果如下（表14）。

表14引入双后浸工艺后各影响因子对渗镀上阻焊影响程度对比小结：

（1）影响渗镀上阻焊缺陷的关键因素为焊盘与阻焊桥的间距、双后浸的引入、沉金药水的种类、后浸药水的浓度及处理时间、活化缸的处理面积、镍缸电震；

（2）结合使用双后浸药水，缩短活化处理时间及减少活化缸处理面积，能有效降低渗镀上阻焊缺陷比例。

4结论

（1）一次钻孔工艺能一次钻孔制作POFV和非POFV孔，塞孔后无减薄铜，避免传统工艺减铜后减铜量大局部露基材缺陷及包覆电镀层铜薄缺陷；另外成品面铜能满足要求，各位置线路/SMT宽度均在控制范围内，CPK在0.84-1.45之间；

（2）影响渗镀上阻焊缺陷的关键因素是焊盘与阻焊桥的间距、双后浸的引入、沉金药水的种类、后浸药水的浓度及处理时间、活化缸的处理面积、镍缸电震，通过结合使用双后浸药水，缩短活化处理时间及减少活化缸处理面积，能有效降低渗镀上阻焊缺陷比例。

参考文献1吉仕福.PCB散热技术分析硕士学位论文C.上海交通大学,2006.2郭明华.张寿开,习柄涛.PCB局部增强散热应用研究C.Fluent中国用户大会论文集,2005.3卫桂芳.化学沉镍金漏镀渗金的原因和措施J.表面涂覆,2004,5.4戚斌斌,李雄辉,谢添华,李志东.化学镍金工艺中的镍足控制方法研究J.表面处理与涂覆,2011,7.第一作者简介肖璐，硕士，中级工程师，主要从事新产品新工艺研发工作。

0.03mm阻焊开窗POFV工艺PCB板制作研究0.03mm阻焊开窗POFV工艺PCB板制作研究作者：

肖璐，纪成光，袁继旺，陶伟，XIAOLu，JICheng-guang，YUANJi-wang，TAOWei作者单位：

东莞生益电子有限公司,广东东莞,523039刊名：

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