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猎板树脂塞孔加电镀填平工艺实践:从无气泡填充到平整化,保障高端 PCB 可靠性

猎板树脂塞孔加电镀填平工艺实践:从无气泡填充到平整化,保障高端 PCB 可靠性
2025-10-24 20:31:25 来源:财讯网

树脂塞孔加电镀填平是一种先进的PCB制造工艺,主要用于高层数、高密度互连(HDI)板,特别是需要实现盘中孔(Via-in-Pad)设计的场景。其核心目标是使用树脂将通孔填充并固化,然后通过表面研磨使其平整,最后再在整板电镀铜,实现表面完全平坦化,为细间距元件贴装与高频信号传输提供基础保障。

第一阶段:前期准备与钻孔

1.PCB层压与钻孔

首先,完成PCB的内层制作和层压,层压过程需严格控制压力与温度曲线,确保层间结合紧密且厚度均匀。

根据设计文件,在需要塞孔的位置进行钻孔,形成通孔(PTH)或盲孔(Buried Via)。对于HDI板常用的微小盲埋孔(孔径通常小于0.2mm),激光钻孔技术成为主流选择,可实现高精度微孔加工,部分企业引入的激光钻孔设备能达成0.07-0.13mm孔径的精准加工,为后续塞孔工艺奠定基础。

第二阶段:孔金属化与树脂塞孔

1.孔金属化(沉铜、板电)

化学沉铜:在孔壁上沉积一层薄薄的化学铜,使原本绝缘的孔壁具备导电性,沉铜后需通过背光测试确保孔壁覆盖完整性。

全板电镀:对刚沉积的化学铜进行加厚电镀(通常到5-8μm),部分高端制造场景会将孔铜厚度进一步提升至18-22μm以增强可靠性,确保孔金属化层有足够的强度和导电性,为后续的树脂塞孔提供稳定导电基础。

2.树脂塞孔

这是核心步骤,目前主流采用真空树脂塞孔机进行作业,尤其对于汽车电子、航空电子等高端领域,真空环境能有效避免孔内气泡残留。猎板在此环节开发了双模式真空塞孔系统,通过钢条导气垫板设计提升导气效率70%,配合AI实时监控的X射线检测系统动态调节压力,实现8mm厚板与0.4mm薄板填胶一致性超98%。

流程:

清洁:首先通过多步清洗工艺去除板面和孔内的灰尘、油污及化学残留,确保无污染物影响树脂结合。

预热:将PCB板预热至特定温度,以降低树脂的粘度,提高其流动性与填充能力。

真空塞孔:将PCB板放入机器,通过真空负压环境,将特制的环氧树脂从板的一面压入孔内,迫使孔内的空气从另一面排出。猎板选用的BTH-8000系列树脂介电常数仅3.65-3.92,损耗因子低至0.0089-0.0104,能显著降低信号衰减。

刮刀清洁:用高精度刮刀将板面多余的树脂刮除干净,减少后续研磨负担。

第三阶段:树脂固化与研磨平整

1.树脂固化

将塞好树脂的PCB板放入烘箱中,按照树脂特性执行加热固化曲线,常见工艺为150℃、1小时的高温烘烤,使树脂从液态变为固态。猎板通过添加纳米二氧化硅和陶瓷填料的复合改性树脂,固化后玻璃化转变温度Tg达176℃,在-65℃至150℃极端温差下仍能保持稳定性能。

2.研磨平整化

固化后,板面残留的树脂需彻底去除,且需使填充树脂的表面与周围铜面保持精准平整。

流程:

粗磨:使用大型研磨机搭配较粗的砂带,快速磨掉大部分凸出的树脂。

精磨:换用更细的砂带进行精细研磨,部分工艺会采用横竖双向研磨方式确保均匀性,最终使树脂面略低于铜面1-3μm,为后续电镀留出精准空间。

关键点:研磨不足会导致表面不平,影响后续贴装;研磨过度则会损伤周围铜箔和阻焊层,需通过实时厚度监测确保精度。

第四阶段:表面处理与电镀填平

1.表面清洁与微蚀

研磨后,板面会残留微量树脂粉尘和污染物,需通过超声波清洗等工艺进行彻底清洁。

通过微蚀液对铜面进行轻微腐蚀,使其形成粗糙表面,以大幅增加与后续电镀铜的结合力,避免分层问题。

2.二次整板电镀(电镀填平)

将经过研磨、清洁后的PCB板放入电镀线进行全板电镀,采用特殊镀铜液和添加剂以保证沉积均匀性。

电镀铜会均匀沉积在整个板面及树脂填充的孔口区域,由于孔内已被树脂完全填满,铜仅在板面沉积,恰好将树脂塞孔的凹陷处“填平”,形成完全平坦的表面,为细间距BGA封装贴装创造条件。

第五阶段:后期图形转移与制作

1.外层图形转移

在完全平坦的板面上,进行标准的外层线路制作。

涂覆光刻胶(干膜或湿膜),通过高精度LDI曝光设备(定位精度±25μm)进行曝光,并经显影将电路图形转移到光刻胶上。

2.图形电镀

对暴露的铜线路和孔进行加成电镀,加厚线路和金属化孔的铜层,同时镀上锡作为蚀刻保护层,部分高端工艺的图电时间可长达70分钟以保证镀层质量。

3.后续工序

褪去光刻胶,蚀刻掉非线路区的薄铜,再褪去锡保护层。

依次进行阻焊、表面处理(如沉金、沉银)、外形加工等标准工序,最终完成成品制作。

工艺关键控制点

树脂选择:需选用具备低热膨胀系数(CTE)、良好绝缘性、与铜层高结合力及适配研磨硬度的树脂,猎板采用的改性环氧树脂吸水率低至0.13%,比行业标准降低50%,彻底消除湿热环境下的CAF效应风险。

无气泡填充:真空塞孔机的参数设置至关重要,必须确保孔内填充率100%且无气泡,否则回流焊时气泡受热膨胀会导致表面鼓包,这也是高端PCB制造的核心质控点之一。

研磨平整度:平整度直接决定最终板件表面质量,影响BGA等细间距元件的焊接质量与可靠性。

电镀前清洁:研磨后的清洁和微蚀必须彻底,否则会导致电镀铜与基层铜结合不良,引发分层问题,影响产品寿命。

主要优势

实现高密度布线:允许将过孔直接打在焊盘下方(Via-in-Pad设计),大幅节省布线空间,配合微孔技术可实现0.08mm线宽的高密度布局。

防止焊接缺陷:树脂填充形成的绝缘层可避免焊接时锡膏通过孔流到板子另一面,有效减少短路或焊点锡量不足问题。

提升可靠性:树脂填充能防止孔内藏匿化学药水,显著提升板件的CAF耐性与抗热冲击能力,部分采用该工艺的12层HDI板可通过10万次热循环测试。

优化信号传输:平整表面与短路径布线结合,可减少高频信号损耗与干扰,适配10Gbps以上高速信号传输场景。

该工艺技术含量高,对设备、物料和工艺控制的要求极为严格,猎板等具备核心制造能力的企业已通过该工艺实现1-26层高多层PCB的稳定量产,依托珠海一厂、二厂的先进设备与产能布局,其产品广泛应用于5G基站、车载控制器、航空航天设备等高端领域,成为高端PCB制造的核心技术标志之一。

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责任编辑:kj015

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