HDI刚挠结合板一阶及二阶盲孔工艺研究

论文摘要

高密度互连（High Density Interconnection，HDI）刚挠结合印制电路板属于高端印制电路板产品，其目的是为了满足电子产品向着微型化、高频高速化、多功能化方向发展的需求。HDI刚挠结合板兼备了普通HDI板和刚挠结合板的优点，推进了电子系统设计与制造的高集成度和高智能化发展，已被广泛应用于航天技术、医疗设备以及消费类等高端电子产品中。盲孔制作技术是HDI刚挠结合板制作工艺中最为关键的技术之一，是实现层间互连的主要途径。本课题结合生产实际对HDI刚挠结合板的盲孔制作技术进行研究。与传统机械孔加工技术相比，激光技术制作微盲孔表现出高效率与高精度的优势。本文探讨了紫外（Ultraviolet，UV）激光加工盲孔的影响因素，通过正交优化实验优化了影响钻孔深度的UV激光加工参数，结果表明激光参数对钻孔深度影响的主次关系为：激光功率>加工速度>激光频率>Z轴高度，且获得了UV激光制作孔径为200μm一阶及二阶盲孔的最佳工艺参数和方法。等离子体兼具盲孔制作及清洗的功能。通过正交优化实验优化了影响聚酰亚胺（PI）凹蚀深度的工艺参数。结果表明：处理时间对PI凹蚀深度的影响最大，且凹蚀深度随着时间的增加而加深；在厚度为25μm的PI双面板上等离子体凹蚀孔径为100μm盲孔的工艺参数为：射频功率2500W，O2与CF4气体体积比例为12:5，气体总量1000ml/min，时间25min。同时，本文研究了等离子体对盲孔的清洗效果，结果显示等离子体对基材的蚀刻速率为：丙烯酸树脂>聚酰亚胺>环氧树脂。黑孔技术的目的是通过物理吸附作用在孔壁形成薄导电层。分别选用环氧树脂和聚酰亚胺（PI）为基材，研究了黑孔液处理时间、温度、黑孔液浓度、黑孔处理方式等对微孔黑孔效果的影响，讨论了黑孔碳黑在基材上的吸附速率。结果表明：黑孔碳黑在环氧树脂基材上的吸附速率比在聚酰亚胺基材上快，采取两次黑孔技术，可有效地防止刚挠结合板内层PI电镀破孔。本文发明了一种层压法制作二阶盲孔的新工艺方法。研究了环氧树脂胶膜在层压前后孔径变形性，归纳了环氧树脂胶膜孔径变形趋势。通过对制作工艺的分析和优化，研发出一种由PI双面板、环氧树脂胶膜和铜箔层压组成且孔径为100μm二阶盲孔的新方法，该方法可大大降低传统制作盲孔方法对材料的限制，具有快速、简单、经济适用等特点。结合上述研究成果，优化了整个制作工艺流程，实现了含二阶盲孔的八层HDI刚挠结合板工艺试板，为该类产品的产业化奠定了基础。

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ABSTRACT

第一章绪论

1.1 高密度互连印制电路板

1.2 刚挠结合印制电路板

1.3 本课题的背景及意义

1.3.1 HDI 刚挠结合板发展现状

1.3.2 HDI 刚挠结合板微盲孔研究现状

1.4 本论文的研究内容

第二章激光技术 PCB 微盲孔制作工艺研究

2.1 激光钻孔原理、过程

2.1.1 激光钻孔原理

2.1.2 激光钻孔过程

2.2 UV 激光加工盲孔工艺研究

2.2.1 UV 激光切割机简介

2.2.2 实验仪器、材料及测试方法

2.2.3 UV 激光加工盲孔影响参数

2.2.4 一阶及二阶盲孔制作技术研究

2.2.5 UV 激光钻孔分析与讨论

2激光制作微盲孔技术研究'>2.3 CO₂激光制作微盲孔技术研究

2激光钻孔简介'>2.3.1 CO₂激光钻孔简介

2激光钻孔实验'>2.3.2 CO₂激光钻孔实验

2激光和 UV 激光钻孔的比较'>2.4 CO₂激光和 UV 激光钻孔的比较

2.5 本章小结

第三章等离子体 PCB 微盲孔制作及应用研究

3.1 等离子体凹蚀盲孔及去钻污原理

3.2 等离子体凹蚀盲孔工艺研究

3.2.1 实验仪器及材料

3.2.2 等离子体凹蚀盲孔工艺流程

3.2.3 等离子体凹蚀盲孔参数优化研究

3.2.4 等离子体凹蚀盲孔的制作研究

3.3 等离子体清洗盲孔实验

3.3.1 实验仪器及材料

3.3.2 等离子体清洗盲孔工艺流程

3.3.3 实验结果及分析

3.4 本章小结

第四章 PCB 基板微孔黑孔技术研究

4.1 化学镀铜

4.1.1 化学镀铜原理

4.1.2 化学镀铜工艺流程

4.2 直接电镀技术

4.2.1 直接电镀技术—整孔及黑孔原理

4.2.2 黑孔工艺流程

4.3 PCB 基板微孔黑孔工艺优化研究

4.3.1 实验仪器、材料及测试方法

4.3.2 实验黑孔流程

4.3.3 PCB 基板微孔黑孔工艺影响因素研究

4.3.4 环氧树脂、聚酰亚胺基板碳黑吸附速率研究

4.4 本章小结

第五章层压法制作二阶盲孔的新工艺开发

5.1 二阶盲孔制作方法简介

5.2 新开发技术—层压法制作二阶盲孔

5.2.1 层压法制作二阶盲孔基本结构

5.2.2 层压法制作二阶盲孔工艺流程

5.2.3 层压法制作二阶盲孔的优点

5.3 层压法制作二阶盲孔工艺研究

5.3.1 实验仪器、材料及基板结构

5.3.2 实验步骤

5.3.3 实验结果与分析

5.4 本章小结

第六章八层 HDI 刚挠结合板工艺研究及应用

6.1 试板材料及基板结构

6.1.1 试板材料

6.1.2 试板材料选择

6.1.3 基板结构

6.2 八层 HDI 刚挠结合板工艺研究

6.2.1 八层 HDI 刚挠结合板制作工艺流程

6.2.2 八层 HDI 刚挠结合板关键工艺研究

6.3 八层 HDI 刚挠结合板制作成品

6.4 本章小结

第七章结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

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