PCB生產(chǎn)有許多其他發(fā)展趨勢(shì)，所有這些都關(guān)乎制造的關(guān)鍵工藝，并將影響HDI設(shè)計(jì)的發(fā)展。

使用已建立的成套工具，今天大多數(shù)的微通孔都是由二氧化碳激光器形成的。 該工藝的一個(gè)缺點(diǎn)是會(huì)在載板內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量，這將導(dǎo)致在每個(gè)鉆孔位置形成熱影響區(qū)（HAZ），因此會(huì)影響最小導(dǎo)通孔節(jié)距、尺寸，以及質(zhì)量。

圖1：激光脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)HAZ的影響 （來(lái)源：IPG Photonics）

為了解決這個(gè)問(wèn)題，激光器制造商正在開(kāi)發(fā)具有超短脈沖（USP）激光器的新工具，該工具用皮秒或飛秒脈沖代替現(xiàn)有的納秒脈沖。 這種激光系統(tǒng)可以形成更小的導(dǎo)通孔，同時(shí)更小的HAZ產(chǎn)生，這意味著可以大大減小微通孔節(jié)距，并且隨著激光吸收的改善，導(dǎo)通孔獲得更好的質(zhì)量，具有更少的表面碎片或“飛濺”。 隨著這些激光系統(tǒng)的出現(xiàn)，微通孔密度的性能將提升至另一高度，從而實(shí)現(xiàn)HDI性能的大幅提升。

圖2：用納秒激光（l）和USP激光（r）形成的典型微通孔（來(lái)源：Orbotech）

形成微通孔后，下一個(gè)問(wèn)題就是電鍍。雖然導(dǎo)通孔沒(méi)有顯著的厚徑比變化，通常保持在0.7~0.8，但它們的尺寸不斷減小，這對(duì)電鍍來(lái)說(shuō)是一種挑戰(zhàn)。一個(gè)重要的發(fā)展是能夠用銅完全填充導(dǎo)通孔，這使得導(dǎo)通孔能夠直接相互堆疊。這一點(diǎn)影響很大，堆疊導(dǎo)通孔是HDI設(shè)計(jì)的組成部分，因?yàn)樗鼈兛梢怨?jié)省空間，特別是與交錯(cuò)導(dǎo)通孔相比，改進(jìn)了熱和電氣管理，其上佳的表面平整度也有助于最終的組裝良率。

最近的一項(xiàng)電鍍新進(jìn)展是通孔填充（THF）工藝的發(fā)布。實(shí)芯銅柱將改善熱關(guān)鍵區(qū)域的導(dǎo)熱性，從而改善冷卻效果，并且因?yàn)槿匀豢赡苁褂煤副P(pán)內(nèi)導(dǎo)通孔，THF還可支持增加的I/O密度。

圖3:堆疊的導(dǎo)通孔和通孔填充

BGA設(shè)計(jì)規(guī)則

在許多情況下，項(xiàng)目的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)通常與該設(shè)計(jì)中的其他方面相關(guān)聯(lián)， HDI PCB也不例外。在這種情況下，其控制因素是BGA的焊盤(pán)尺寸和節(jié)距。

通過(guò)表1我們可以看出焊盤(pán)尺寸與可能的走線(xiàn)寬度之間的關(guān)系，具體取決于焊盤(pán)之間通過(guò)的走線(xiàn)數(shù)量。對(duì)于“簡(jiǎn)單”或低I/O數(shù)的封裝（圖6a），我們只需要在BGA焊盤(pán)之間布一條走線(xiàn)，很明顯最大走線(xiàn)寬度是焊盤(pán)之間可用空間的1/3。在給出的實(shí)例中，焊盤(pán)節(jié)距300mm，焊盤(pán)直徑為150mm，因此建議的線(xiàn)寬和線(xiàn)距要求為50mm。

表1：指定焊盤(pán)尺寸所要求的線(xiàn)寬/線(xiàn)距

圖4：走線(xiàn)對(duì)尺寸的影響（來(lái)源：Altera）

如果我們現(xiàn)在使用一個(gè)更復(fù)雜的封裝，其更多的I/O數(shù)要求在同樣的焊盤(pán)節(jié)距內(nèi)布兩條走線(xiàn)，那么推薦的線(xiàn)寬/線(xiàn)距就會(huì)下降至30μm，并且很明顯，隨著焊盤(pán)節(jié)距的減小，將進(jìn)一步限制線(xiàn)寬和線(xiàn)距。

總的來(lái)說(shuō)，新激光工具的可用性將允許更小的微通孔更密地排列在一起。這將有助于采用更小的BGA焊盤(pán)，與更多的 I/O數(shù)器件相結(jié)合，減小線(xiàn)寬/線(xiàn)距的需求，這將推動(dòng)HDI路線(xiàn)圖（圖7）的發(fā)展，并繼續(xù)從現(xiàn)有的每層生產(chǎn)布線(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榘爰映煞üに嚒?/p>

圖5：HDI路線(xiàn)圖中的關(guān)鍵因素（資料來(lái)源：IPC、JISSO、AtoTeCo、客戶(hù)群）

ELIC、任意層和半加成法

目前大多數(shù)HDI PCB使用減成法ELIC（每層互連）或任意層技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。 一般流程如圖8所示。

圖6：ELIC工藝流程的通用示意圖

高端HDI PCB需要線(xiàn)寬/線(xiàn)距從40 mm下降到30 mm，而目前的電鍍工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，因此需要轉(zhuǎn)換到半加成法工藝。由于這些工藝在IC載板生產(chǎn)中很常見(jiàn)，因此HDI板被稱(chēng)為類(lèi)載板的PCB（SLP）。

圖9顯示了基于半加成法（mSAP）工藝的SLP生產(chǎn)通用工藝。

圖7：基于mSAP的類(lèi)載板工藝的概要示意圖

工藝挑戰(zhàn)

很顯然，半加成法（mSAP）工藝與傳統(tǒng)的PCB生產(chǎn)路線(xiàn)有相同的步驟，因此原則上，更新和擴(kuò)展現(xiàn)有設(shè)施使從減成法生產(chǎn)到半加成法（mSAP）生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變顯得相當(dāng)簡(jiǎn)單。然而，由于涉及許多變化，這種觀點(diǎn)通常是錯(cuò)誤的，從最近正進(jìn)入類(lèi)載板供應(yīng)鏈的公司已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。必須為半加成法（mSAP）工藝量身定制的新設(shè)備和流程，同時(shí)在進(jìn)行投資時(shí)充分考慮半加成法（mSAP）工藝的預(yù)期生命周期問(wèn)題。幸運(yùn)的是，這些可以修改為改良型半加成法（amSAP），該方法可以實(shí)現(xiàn)>20 mm 的線(xiàn)寬/線(xiàn)距，并且只需要有限的進(jìn)一步投資。

表2:PCB生產(chǎn)工藝要點(diǎn)對(duì)比

表2顯示了可用技術(shù)的簡(jiǎn)單對(duì)比，包括其性能和主要差異。

對(duì)于那些希望進(jìn)入類(lèi)載板供應(yīng)鏈并開(kāi)始提供電路板的公司，存在許多需要克服的挑戰(zhàn)，其中有些可通過(guò)投資得以解決，而其他挑戰(zhàn)只能通過(guò)與經(jīng)驗(yàn)豐富的供應(yīng)商合作來(lái)解決。

改進(jìn)的激光鉆孔

雖然新一代激光鉆孔機(jī)還未出現(xiàn)，目前的二氧化碳設(shè)備仍是微通孔加工的主力。為了滿(mǎn)足半加成法（mSAP）中銅箔厚度的降低，可以用化學(xué)工藝預(yù)處理銅表面，以最大化二氧化碳激光吸收并改善孔形狀，同時(shí)確保后續(xù)電鍍操作的最佳條件。

優(yōu)化的PTH

微通孔中可靠的PTH覆蓋不僅對(duì)半加成法（mSAP）生產(chǎn)至關(guān)重要，而且導(dǎo)通孔尺寸的預(yù)期減小以及介電材料范圍的擴(kuò)大意味著化學(xué)鍍銅工藝也需要審查。結(jié)合優(yōu)化預(yù)處理系統(tǒng)的穩(wěn)定活化系統(tǒng)將需要與高分散力化學(xué)鍍銅槽一起合作，以確保無(wú)論是在垂直方向或更常見(jiàn)的水平方向的導(dǎo)通孔覆蓋。

圖形電鍍銅

填充導(dǎo)通孔，即全通孔或堆疊微通孔對(duì)于手機(jī)用PCB設(shè)計(jì)是必不可少的。然而，對(duì)于類(lèi)載板，導(dǎo)通孔填充必須與細(xì)走線(xiàn)圖形電鍍和極佳的表面均勻性一起實(shí)現(xiàn)，所有這些都需在可接受的電鍍時(shí)間內(nèi)完成。

細(xì)走線(xiàn)形成

小于30μm的走線(xiàn)須采用精細(xì)線(xiàn)路成像工藝，這對(duì)于減成法工藝來(lái)說(shuō)并不常見(jiàn)。低蝕刻表面處理輔助干膜附著，需要新型抗蝕劑和剝離劑以確保沒(méi)有干膜殘留物，而受控的蝕刻工藝必須能夠形成最終的圖形而不會(huì)有過(guò)蝕或線(xiàn)寬損失。

改進(jìn)層粘接

在更精細(xì)的圖形、更高的布線(xiàn)密度和更高的運(yùn)行頻率的推動(dòng)下，SLP工藝必須盡可能最小化銅殘，盡可能通過(guò)低表面粗糙度來(lái)最大化信號(hào)完整性。

高分辨率表面涂層

由于SLP具有更精細(xì)的特征，最后的表面涂層也必須確保兼容性，在大多數(shù)情況下這意味著沒(méi)有額外的鍍層(鎳腳)。這與增強(qiáng)的抗腐蝕性和可控的金厚度相結(jié)合，使得新一代的ENIG化學(xué)品成為高端PCB應(yīng)用的首選。