文章來源：學(xué)習(xí)那些事

原文作者：前路漫漫

本文介紹了積層多層板的歷史、特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)。

積層多層板的歷史

積層多層板的制作方式是在絕緣基板或傳統(tǒng)板件（雙面板、多層板）表面交替制作絕緣層、導(dǎo)電層及層間連接孔，通過多次疊加形成所需層數(shù)的多層印制板。1967 年，R.L.Beadles 提出在絕緣樹脂基底上逐層交替構(gòu)建導(dǎo)電層的多層板制造工藝。20 世紀(jì) 90 年代初期，IBM 日本分公司的 Yasu 團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新工藝：在芯板表面涂覆感光樹脂，利用光致成孔技術(shù)形成導(dǎo)通互連的微孔，再通過加成法制作布線圖形，由此造出高密度電路板。這類高密度電路板大量應(yīng)用于 Thinkpad 系列筆記本電腦，并于 1991 年首次公開這項(xiàng)新技術(shù)，標(biāo)志著印制電路板發(fā)展進(jìn)入 BUM 時代。

歐美國家隨后提出高密度互連（High Density Interconnect，HDI）概念并積極推進(jìn)相關(guān)技術(shù)，實(shí)際上這兩個術(shù)語所指代的技術(shù)內(nèi)涵基本一致。1994 年，美國印制電路板行業(yè)成立了協(xié)作組織 —— 互連技術(shù)研究協(xié)會（ITRI），同年該組織還制定了關(guān)于高密度互連印制電路板開發(fā)的聯(lián)合協(xié)作計(jì)劃。

BUM 技術(shù)順應(yīng)了電子產(chǎn)品向輕薄短小方向發(fā)展的潮流，滿足了新型封裝技術(shù)（如 BGA、CSP、MCM、FCP 等）對高度集成化、I/O 數(shù)量快速增長及高密度芯片級組裝的需求，因此得到迅速發(fā)展，主要應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品（如筆記本電腦、移動電話、數(shù)碼相機(jī)）以及高密度芯片級 / 多芯片封裝基板。

有芯板和無芯板

BUM 板按結(jié)構(gòu)可分為有芯板和無芯板兩大類型。

（1）有芯板結(jié)構(gòu)以經(jīng)過表面或通孔處理的 PCB 內(nèi)層板為基礎(chǔ)，在其單面或雙面逐層疊加 1-4 層乃至更多層數(shù)，最終形成高密度互連的多層板。

（2）無芯板結(jié)構(gòu)則以半固化片為基底制作 BUM 板，例如采用任意層內(nèi)導(dǎo)通孔（Any Layer Inner Via Hole，ALIVH）技術(shù)和嵌入凸塊互連技術(shù)（Buried Bump Interconnection Technology，Bit）制作的 BUM 板均屬于此類。

積層多層板關(guān)鍵技術(shù)

積層多層板與傳統(tǒng) PCB 制造工藝的核心差異體現(xiàn)在成孔方式上，其關(guān)鍵技術(shù)涵蓋絕緣介質(zhì)材料、成孔工藝、孔金屬化處理、電鍍及圖形制備技術(shù)等。

1.絕緣介質(zhì)材料

目前技術(shù)成熟且應(yīng)用廣泛的絕緣介質(zhì)材料（工藝）主要有涂樹脂銅箔（Resin Coated Copper，RCC）、熱固化樹脂（干膜或液態(tài)）、感光性樹脂（干膜或液態(tài)）三類。后兩類工藝多依賴加成法實(shí)現(xiàn)，對材料性能及配套技術(shù)要求更高。

積層板所用涂樹脂銅箔由特殊處理的銅箔與半固化絕緣樹脂構(gòu)成：銅箔表面依次經(jīng)粗化層、耐熱層、防氧化層處理，粗化面涂布半固化絕緣樹脂。銅箔厚度為 918μm，樹脂層厚度為 60100μm。RCC 工藝采用減成法完成線路制作，兼容傳統(tǒng)多層 PCB 生產(chǎn)流程，制成的 BUM 板可靠性優(yōu)異。

2.成孔技術(shù)

成孔工藝包括光致成孔、等離子體成孔、激光成孔、噴砂成孔等類型。

光致成孔通過在芯板表面貼壓或涂覆感光干膜、液態(tài)感光樹脂形成絕緣層，經(jīng)曝光、顯影制作導(dǎo)通孔。其顯著優(yōu)勢是整版同步加工，單次成孔效率高；但存在小孔顯影易殘留、導(dǎo)通孔直徑難以做小的局限。

涂樹脂銅箔常采用激光成孔工藝。部分特殊工藝如嵌入凸塊互連技術(shù)無需單獨(dú)成孔步驟。

3.孔金屬化技術(shù)

孔金屬化處理包含電鍍法、導(dǎo)電膠塞孔法等實(shí)現(xiàn)路徑。

4.電鍍與圖形制作

積層板電鍍工藝分為含銅箔的全板電鍍、圖形電鍍，以及無銅箔的全板電鍍半加成法、全加成法。涂樹脂銅箔多采用全板電鍍，可獲得均勻鍍層。

1996 年問世的嵌入凸塊互連技術(shù)無需電鍍，直接以減除法制作布線圖形。該技術(shù)所有層均采用積層法制作，通過在銅箔粗化面用導(dǎo)電性銀膏形成凸塊實(shí)現(xiàn)層間互連，屬于獨(dú)特的無芯板技術(shù)。其工藝過程為：將特制導(dǎo)電膠通過模板漏印至處理后的銅箔表面，烘干形成導(dǎo)電凸塊；依次疊放半固化片與處理后的銅箔，經(jīng)高溫高壓使導(dǎo)電凸塊穿透熔融的半固化片，與另一側(cè)銅箔實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電互連；最后在兩面銅箔制作導(dǎo)電圖形形成雙面板，以此類推制成多層板。其核心優(yōu)勢在于省去所有成孔與孔化電鍍步驟，大幅簡化 PCB 工藝流程并降低成本；技術(shù)難點(diǎn)在于層壓溫度控制及導(dǎo)電膠的特殊性能要求。該技術(shù)作為印制電路領(lǐng)域的重大革新，既簡化生產(chǎn)流程、提升集成密度，又顯著降低成本。

積層多層板的特點(diǎn)

積層多層板的核心特性主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）具備更高的板面裝配密度，能夠持續(xù)適配技術(shù)快速迭代的需求。高密度互連（HDI）板發(fā)展初期，最小線寬與線距已降至 0.10mm/0.10mm 以下，微導(dǎo)通孔直徑達(dá) 0.15mm；到 2018 年，線寬 / 線距為 0.075mm/0.075mm、微導(dǎo)通孔直徑 0.10mm 的規(guī)格已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，而線寬 / 線距 0.05mm/0.05mm、微導(dǎo)通孔直徑 0.075mm 的產(chǎn)品也進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。

（2）在維持 BUM 板剛性與平整度的前提下，能夠減少總層數(shù)并實(shí)現(xiàn)薄層化設(shè)計(jì)。得益于內(nèi)層采用常規(guī) PCB 工藝或含增強(qiáng)材料的半固化片制作，BUM 板可滿足基本的剛性與平整度要求；外層采用積層技術(shù)制作的線路層，每層介質(zhì)厚度小于 70μm 且布線密度高，從而實(shí)現(xiàn)總層數(shù)減少與整體減薄。

（3）制造成本顯著降低。隨著安裝密度提升，導(dǎo)通孔直徑已從 0.3mm 以下進(jìn)一步縮小至 0.1mm 以下。傳統(tǒng)多層板依賴機(jī)械數(shù)控鉆孔，成本會隨孔徑縮小急劇攀升；而采用感光樹脂或激光成孔技術(shù)制作導(dǎo)通孔，成本僅為機(jī)械鉆孔的幾十分之一甚至幾百分之一。