高密度积层印制电路板技术改造项目资金申请报告精品Word下载.docx

1、目前，在手机主板的电路形成工艺法上,日本还是以减成法为主流。板的导电层，制作完成后的最薄制作工艺的极限为27m左右，这样的导电层厚度，对于制作微细的线路（如L/S小于50m/50m）形成了障碍。据市场研究公司Gartner公布的数据，2006年全球手机销售量为9.908亿部，比2005年的8.166亿部增长21.3%，2007年销售量可达到12亿部。在3G方面，未来平均年增长率将超过50%。此外在轻、薄、短、小及多功能化的趋势下，手机对2+N+2高阶HDI板的需求加剧，Prismark预计，2005年2010年全球HDI印制线路板的平均增长率为13.4%。2.1.1.2 国内现状目前国内能设计

2、并批量生产高密度积层印制电路板的企业为数很少，目前，我国从事PCB高端产品研发生产的企业大部分集中在华南和华东地区，而东北地区没有，由于国外的劳动力成本高，导致产品的成本高。同时由于我公司在消化国外同类产品技术后进行创新，技术水平高于国外同类产品，成本仅是国外同类产品的1/2至2/3，因此项目产品非常有竞争力。我公司具有非常强的PCB设计能力，经过长期摸索并借鉴国外HDI技术，采用激光直接成像技术，使图形转移不需要照相底板，避免曝光中照相底板形成的图形变形失真，大大降低了产品的直接成本。激光成孔是实现微小孔的新技术，尤其是用于积层多层板盲孔和埋孔加工，大大提高了生产率。HDI板表面安装的多数是

3、贴片元件，项目产品连接的涂覆层具有耐热性好、平整度高，适合焊料焊接或打线接合。另外项目产品采用无卤、无铅材料，符合环保要求。我公司通过ISO9001质量认证，采用自动光学检查技术，按照计算机程序进行光学扫描板面，能有效地鉴别导体图形的缺陷及多层内板的缺陷，确保产品质量。2.1.2 技术发展趋势目前国内只有少量企业生产高密度积层印制电路板，但据Prismark预测，该类型板件是增长最快的类型之一，到2010年的年增长率将会超过30%。积层工艺是二十世纪八十年代末，日本开发出的工艺，我国也只有少数公司具有积层法制造HDI板的技术。随着电子产品向高频化、数字化、便携化发展，要求印刷电路板向芯片级封装

4、方向发展，高密度积层印制电路板将成为PCB发展与进步的主流。目前国内所用的积层材料主要依靠进口，积层材料的生产加工工艺也处于研究发展中，目前使用的积层材料多采用环氧积层材料（RCC）。2.1.2.1 微小孔制作高密度积层印制电路板微小孔制作技术主要有机械钻孔、激光打孔、等离子蚀孔、化学腐蚀孔等方法。机械钻孔普遍应用于加工常规尺寸的孔，其生产效率高、成本低。随着机械加工能力的不断提高，机械钻孔在小孔加工领域中的应用也有新的发展，NC微孔冲孔系统能在50m厚度的板上钻小于80m的孔。激光钻孔是用于高密度积层印制电路板生产的广泛采用的生产方法。激光钻孔的原理主要有光热烧蚀和光化学烧蚀两种。光热烧蚀是

5、将被加工的材料吸收高能的激光后，在极短的时间内加热到熔化并被蒸发掉，实现成孔。光化学烧蚀是利用激光在紫外线区所具有的高能量光子，即激光波长超过400纳米的高能量光子起作用的结果。高能量的光子能破坏有机材料的分子链，使其成为更小的微粒，在激光钻孔机的抽气装置作用下排除系统之外，使基板材料被快速除去而形成微孔。常用的激光打孔有UV激光打孔和CO2激光打孔。等离子蚀孔，首先是在覆铜板上的铜箔上蚀刻出窗口，露出下面的介质层，然后放置在等离子的真空腔中，通入介质气体，在超高频电源作用下，气体被电离成活性很强的自由基，与高分子反应起到腐蚀孔的作用。它的优点是所有导通孔一次加工，并且不留残渣，但加工时间长，

6、而且成本高,不适于大批量生产。感光成孔产量不高，品质与可靠性不易把握，因此大部分PCB厂家不采用这种方法，化学蚀刻法是利用通常的蚀刻工艺先除去表面的铜箔，再利用强碱溶液去除对应处的有机层而形成。由于存在表面张力等问题，不易于加工微小孔，而未在高密度积层印制电路板生产中得到广泛应用。2.1.2.2 孔金属化高密度积层印制电路板上均为深孔，造成镀液在孔内流动性较差，孔壁很容易产生气泡，孔金属化在整个孔内达到镀层均匀比较困难。高密度积层印制电路板的孔金属化方法目前主要有化学电镀加成技术和直接电镀技术。化学电镀加成技术，孔壁镀层不受电力线不均匀的影响，能得到孔壁均匀的化学镀层，是微小孔深镀的一种方法，

7、直接电镀技术是把导电膜涂覆在非导体的表面，然后进行直接电镀。在金属化方面，实现线路还有填充导电胶,或导电柱等方式。2.1.2.3 精细线路制作精细线路的实现方法有传统图形转移法和激光直接成像法。传统图形转移法是在覆铜箔的铜面上涂覆一层感光膜，然后进行曝光处理，显影掉未感光部分，最后用药液腐蚀出电路。这种化学蚀刻法的成本低，目前用于大批量生产可加工制作节距大于150 m的PCB板。激光直接成像技术不需要照相底片，直接利用激光在专门的感光膜上成像，通过激光使得液态抗蚀剂能够满足高能力和简化操作的要求。激光直接成像技术不仅不需要底片，避免了底片缺陷产生的影响及修板，同时能直接采用CAD/CAM，缩短

8、了生产周期，适于批量生产。目前，激光成像技术能够制作小于150m的线路板。2.1.3 高密度积层印制电路板发展趋势2.1.3.1 导电层趋于更薄化2006年0.4mm端子间距的CSP的手机主板的普及，不仅使电路图形微细化、板厚薄型化，而且导电层厚度也发生了新的转变。近年来许多PCB厂家在该领域展开了研发工作，并在0.4mm端子间距CSP的手机主板的导电层厚度上有了新的突破。导电层更薄化的实现，目前主要采用三种工艺：a.对导电层进行全面的蚀刻，将导电层减薄；由于要实施微蚀加工，因而制造成本有所提高。b.在对导通孔进行铜电镀加工的同时，形成薄的导电层。大日本印刷公司制作的手机用主板采用这种工艺，使

9、导电层的厚度达到14m。c.不采用铜箔（即基板材料未覆铜箔）作为导电层，而是通过在绝缘基材上进行全面的电镀而形成比一般铜箔更薄的导电层。在日本的手机PCB制造厂家中，采用减成法的有松下电子部品、山梨松下电子公司为典型。在日本，有些手机PCB生产厂家采用减成法，并在大生产线上实现了L/S=50m/50m。但目前多数日本手机PCB生产厂家则认为，采用减成法生产L/S=50m/50m的程度，已是此工艺法所能达到的极限。因此，今后HDI基板L/S若想在规模化生产中实现比现在L/S更微细化电路图形，就需要改变图形的形成法，采用半加成法，有关专家预测，在手机用HDI板的制造工艺方面，未来PCB生产厂家采用

10、半加成法生产手机主板和封装基板的比例会进一步增加，特别是在手机用HDI基板（L/S实现30m/30m以及更薄）制造中会更加普遍化。2.1.3.2 填充导通孔的工艺法更加多样化为缩小手机中PCB的面积并达到高密度的布线，需要导通孔的孔径、孔间距、孔上连接盘等尺寸进一步减小。适宜这种发展需求变化的导通孔重要类型之一，是采用填充导通孔的结构。孔内用铜或导电膏进行填充，各层的导通孔彼此之间相互叠加，通孔顶端形成凸点是可以直接接合元器件。这种孔构造减小了导通孔在各个电路层面上所占的面积，以及减少在整个多层板上所占的三维空间。在日本，填充导通孔最早是在AL1VH工艺法基础上制造而出的；这种全层填充导通孔构

11、造HDI多层板，目前生产厂有大日本印刷和松下电子部品等公司。而发展到现在，采用铜电镀法形成填充导通孔的手机PCB生产厂家不断增加，如Ibiden、日本CMK、Meiko等生产厂家，采用铜电镀法来填充导通孔，也能制出全层填充导通孔构造的HDI多层板。另外，日本-和口-一电子工业等厂家是使用全层填充导通孔的手机主板。表一列出了项目产品国内外比较情况; 表一 项目产品国内外比较指标国内国外本项目线宽80微米50微米60微米线距L/S80微米/80微米50微米/50微米60微米/60微米2.1.4 对产业发展的作用与影响高密度积层印制电路板是以绝缘材料辅以导体配线所形成的结构性元件。在制成最终产品时，

12、其上会安装积体电路、电晶体、二极体、被动元件（如：电阻、电容、连接器等）及其他各种各样的电子零件。藉着导线连通，可以形成电子讯号连结及应有机能。因此，高密度积层印制电路板是一种提供元件连结的平台，用以承接联系零件的基础。在电子产品趋于多功能复杂化的前提下，集成电路元件的接点距离随之缩小，信号传送的速度则相对提高，随之而来的是接线数量的提高、点间配线的长度局部性缩短，这些就需要应用高密度线路配置及微孔技术来达成目标。配线与跨接基本上对单双面板而言有其实现的困难，因而电路板会走向多层化，又由于讯号线不断的增加，更多的电源层与接地层就为设计的必须手段，这些都促使多层印刷电路板（Multilayer

13、Printed Circuit Board）更加普遍。对于高速化讯号的电性能要求，电路板必须提供具有交流电特性的阻抗控制、高频传输能力、降低不必要的辐射（EMI）等。采用Stripline、Microstrip的结构，多层化就成为必要的设计。为减低讯号传送的品质问题，会采用低介电质系数、低衰减率的绝缘材料，为配合电子元件构装的小型化及阵列化，电路板也不断的提高密度以满足需求。更促印刷电路板推向前所未有的高密度境界的需求。凡直径小于150um以下的孔在业界被称为微孔（Microvia），利用这种微孔的几何结构技术所做出的电路可以提高组装、空间利用等等的效益，同时对于电子产品的小型化也有其必要性。

14、高密度积层印制电路板是电子信息行业的基础，在产业链中起到承上启下、至关重要的作用。电子基础产品是电子信息产业中十分重要的一环，也是关系到我国战略目标能否实现的重要领域之一，对于国民经济的发展和国家安全具有十分重要的战略意义。2.1.5 关联度分析高密度积层印制电路板是PCB产业中的高端产品，广泛应用于移动通讯、计算机、便携式电子产品、航空航天等领域,东北地区目前没有高密度积层印制电路板的生产厂家。随着东北老工业基地的振兴，电子信息制造业、装备制造业对PCB产品的需求，尤其是汽车工业的快速发展，对HDI高密度积层印制电路板需求量快速增长。因此，加速项目的实施，对老工业基地的全面振兴，调整产业结构

15、和产品结构，促进就业均有十分可观的经济与社会效益。由于高密度积层（HDI）制造技术是采用积层法制作多层板，采用激光打孔的方法，逐层叠加绝缘层及线路层，并在此过程形成埋、盲孔；从而大大提高了布线密度，可节约30%以上空间；在大幅度提高电路板密度的同时仍能保持良好的电气性能。从而成为有效推动电子产品小型化、轻量化乃至功能化发展的关键制造工艺技术，是当前印制电路板产业最先进的制造技术和主要发展方向之一。未来随着3G手机、数码相机、电子游戏机等电子产品技术的升级换代和迅猛发展，高密度积层印制电路板技术将进一步向IC封装技术发展，并得到大范围的推广应用。预计未来几年，高密度积层印制电路板按面积计算的年均

16、增长速度将保持在13%以上，远远高于PCB产业的平均增长速度，具有广阔的发展前景。2.1.6 项目产品的市场需求当前移动电话用的PCB板为高密度积层印制电路板的多层板，是PCB更加薄型化的尖端制造技术的集中体现，据Prismark公司统计，在2005年移动电话用多层板生产量占整个高密度积层印制电路板生产量的54.2%，是目前HDI印制电路板的最大市场。下面表二说明不同类型的电子产品所需求的高密度积层印制电路板量及所占的比例.表二 不同类型的电子产品所需求的高密度积层印制电路板量及所占的比例2005年2006年年复合增长生产面积所占比例（20052010年）移动电话70000054.2%1105

17、00045.29.6%数码摄像机15000011.6%2250009.38.4%数字通信产品品33750013.917.5%电子产品2200001.7%349401.409.7%封装载板17.0%58400024.121.5%其他500003.9%1400005.822.9%总计1292000100%242644010013.4%2.1.7 目标市场高密度积层印制电路板的目标市场是移动通信产品和IC载板。2008年4月1日我国已开始发展了3G牌照，全球3G手机增长将超过31%。IC载板业界咨询机构Prismark预测我国20052010年对高密度积层印制电路板的需求增长率达到80%，高密度积层

18、印制电路板代表着PCB的发展方向。高密度积层印制电路板板为国产3G手机生产厂家配套，加速我国3G手机产业化进程；高密度积层印制电路板为国内IC封装厂提供配套，提高我国IC封装公司的竞争力，提高我国PCB技术的水平。 高密度积层印制电路板技术对产业技术的拉动还体现在受稳定性驱动的PC主板市场和受成本驱动的IC封装用载板市场，如BGA球栅阵列，CSP芯片封装，覆晶技术、MCM多芯片模组等。表三列出了市场对HDI的需求预测:表三 企业目标市场生产能力市场生产面积（万平方米）2009年2010年2011年2012年2013年200260300350400110150数码通信产品12016050802.

19、2 项目建设内容2.2.1 项目主要建设内容建设厂房2000平方米，建设一条高密度积层印制电路板生产线和一条产品检测线。购置激光钻孔机、真空层压机等高密度积层印制电路板生产设备和孔径测量仪、铜箔剥离强度测量仪等检测设备。2.2.2 建设规模 年产高密度积层印制电路板2万平方米。2.2.3 所选设备的主要技术指标2.2.3.1 MX-500型真空层压机A.平台尺寸：1200mm1300mmB.工作层数：5层（电加热）/6层（油加热）C.加热方式：电热式、热煤油加压、蒸汽锅炉可选D.其它系统：多机多抽式E.控制方式：计算机多段温度、多段压力自动程度监控2.2.3.2 激光多功能微细线及钻孔加工设备

20、.主要解决的是高密度细线和微孔加工的难题。特别是随着多芯片组装技术和倒装芯片技术的应用，激光微细加工的精度得到很好的体现。最小的线宽、线间距和最小孔径均可达到0.03mm，钻通孔与盲孔的控制是通过调节能量实现的，Z向深度可精确控制。2.3 项目技术可行性2.3.1 主要技术内容2.3.1.1 技术内容及产品内容制作高密度积层印制电路板，是利用感光性绝缘材料作为感光介质（photo-Imageable Dielectric:PID）,先在完工的双面核心板上涂布PID层，并针对特定孔位处加以显像。使露出碗底所预留的铜垫，即形成裸盲孔；再以电镀铜进行全面加成，经选择性蚀刻后，便可以得到外层线路与盲导

21、孔；以双面核心板得到第一次两面积成后，再继续涂布PID与加层镀铜及蚀刻，可以做出高密度薄型的高密度积层印制电路板。2.3.1.2 主要技术创新点（A）微孔制作技术随着高密度积层印制电路板布线密度、孔径分布日趋精密化、细小微型化，采用激光微孔制作技术是必然的选择。在激光输出功率与频率恒定的条件下，激光脉冲能量、光点尺寸、脉冲宽度与次数直接决定了成孔尺寸、形状、加工质量及精度。项目产品采用陡状前、后沿，中间逐步扬升的CO2激光器。能实现生产高精度高密度积层印制电路板微孔。（B）微孔金属化技术项目产品采用直接电镀技术实现高密度积层印制电路板的微孔金属化。首先将覆铜板放在弱酸溶液中，通过氧化作用使基材

22、形成高分子导电膜，当电场加在覆铜板上的铜箔部分时，在紧靠铜箔的高分子导电膜上，就形成了一个电场。镀液中2价铜离子首先在紧靠铜箔的膜上形成了铜核；然后以铜核为中心，不断向四周蔓延，扩展而得到沉积铜层。铜核之间的桥接，使在高分子导电膜上形成无空隙的致密镀铜层。（C）精细线路制作技术项目产品采用激光直接成像法制作精细线路，直接利用激光在感光干膜上成像，不需要底片。这样既可以避免了底片缺陷产生的影响以及修板，又可以直接连接CAD/CAM，缩短生产的周期。（D）无卤/无铅HDI材料的应用高密度积层印制电路板采用增强型带有覆铜层的树脂双面板作为芯板，由无卤/无铅RCF（涂树脂薄膜）材料，采用积层法，通过相

23、继的沉积用做导体的金属薄膜和介质隔离层的绝缘膜构成积层的层，采用激光加工导通孔和精细线路制作技术高密度积层印制电路板。2.3.1.3 主要性能指标项目产品通过优化设计以及高密度积层印制电路板的加工实验,使不含卤RCF的熔化粘度尽可能接近RF-层压条件下进行层压，实验成功，并形成了标准层压工艺。主要性能指标如下:A.线宽：60mB.线距：C.介质厚度：50mD.孔径：0.35mE.盘径：0.7mmF.盲微孔直径：75mG.通孔电镀厚度：25m2.3.2 关键工艺2.3.2.1 激光精细加工技术激光多功能微线钻孔技术，能解决高密度细线和微孔加工难题。最小线宽、线间距和最小孔径均可达到0.03mm,

24、钻通孔与盲孔的控制是通过调节能量实现的，Z向深度可精确控制。（A） 激光微加工系统的组成。激光微加工系统由光学系统、计算机主控系统及电控系统三部分所组成。系统组成框图1如下：激光器激光束光学系统光斑 串行通讯 输入计算机控制器X-Y平台工件反馈光栅尺 图象采集C C D摄 象 机 图1 系 统 组 成 框 图系统的激光光源须平稳固定，光学系统将激光束聚焦为直径10m的光斑，照射到工件上，工件置于X-Y平台上，平台的移动带动工件运动；控制器是系统的核心，它通过驱动进电机来带动XY平台，并以安装于X-Y平台上的光栅尺作为位置传感器，构成闭环的运动控制系统，控制器通过串行通讯接口与计算机进行双向通讯

25、，运动系统的目标给定值及控制模式由计算机设定。计算机与CCD摄像机接口采集待加工工件的图像，实现对工件的观察。（B） 激光微加工的运动控制运动控制系统由八部分组成，如下图2所示： 图2（a） 设定器设定器的作用是进行控制目标值的设定，在系统中，目标值设定由计算机形成并通过通讯接口下载到控制器。（b）数字控制器数字控制器是控制系统的核心部件，它采用了AT89C52芯片，同时包含了系统复位电路、存储电路、通信电平转换电路、电机驱动电路，键盘及显示接口，控制输出接口等。它能实现下述功能：通过RS-232接口与计算机双向通讯。计算机形成的加工轨迹文档可下载到控制器，计算机的有关参数及加工命令下传到控制

26、器；控制器以及X-Y平台的实时信息要能够上传到计算机。控制器具有大容量不掉电RAM，存储计算机形成的加工轨迹的下载文档及有关参数。能与电机驱动部分以及光栅尺接口，完成X-Y平台的闭环运动控制系统，与开关接口，控制电源通断。（c）执行机构 选用基于步进电机的二维电控移动平台，其主要参数如下：行程:100mm10mm分辩率:1.25m最大速度20mm/s频响：5KHZ（d）系统选用光栅尺作为位置传感器，是因为光栅尺精度高，输出信号为数字量，并用宜于安装在X-Y平台上。光栅尺能将位移转接换为脉冲个数，通过脉冲计数检测X-Y平台移动的位置，系统采用光栅尺的测量精度为1m（e）控制原理在控制系统中，控制器读入位置目标函数y（k）,并与光栅尺采样到的位置数据值s（k）相比较，得到位置偏差e（k），然后根据位置偏差的大小和