PCB:PALUP基板結(jié)構(gòu)工藝技術(shù)

PALUP(Patternde Prepreg Lap Up Process),即“用已進(jìn)行了圖形加工的薄片，通過(guò)一次層壓形成多層板的工藝”。

　　對(duì)于PCB抄板工程師來(lái)說(shuō)，除了掌握一定的抄板技術(shù)技巧和軟件應(yīng)用技能之外，還應(yīng)該對(duì)各類電路板基板材料有初步的了解，本文我們將為大家介紹一種新的基板--PALUP基板的結(jié)構(gòu)工藝和性能特征。

　　一、PALUP基板的結(jié)構(gòu)特征

　　在基板的表面有連接盤，而所有的這種連接盤都連接在通孔之上。板的所有布線都設(shè)置在內(nèi)層中。在導(dǎo)通孔的形成上是十分自由的。導(dǎo)通孔在層間可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意層的連接。層的厚度可以按不同的要求，任意選擇。又珈通孔由于采用了垂直排列，而確保了連接可靠性縮短了設(shè)計(jì)與制造的周期(見表1所示).基板材料使用均一產(chǎn)高耐熱性熱塑性樹脂布線層的制法,很近似于陶瓷基板.只不過(guò)用具有柔性的熱塑性樹脂代替了氧化鋁陶瓷材料,用銅金屬布線材料代替了鎢金屬材料.由于這種結(jié)構(gòu)特征,PALUP基板可以制作到50層

　　發(fā)展高密度化的依次順序是: 金屬化全貫通孔、各種分支排列的積層法多層板通孔、PALUP基板中的疊加通孔。在圖2中的縱坐標(biāo)則表示可靠性進(jìn)展。在可靠性方面，使用各種電鍍法代表了不同的金屬結(jié)合方式和特性;使用各種糊膏填埋法代表了不同的通孔連接方式和特性。金屬化全貫通孔技術(shù)在的金屬結(jié)合上是可靠性高的，但這種方式不利于高密度化。在積層法多層陶板技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展起的”含有多成分組合的疊加通孔”連接方式。

　　二、PALUP用的在板材料

　　PALUP用的基板材料是使用了高耐熱性熱塑性樹脂構(gòu)成。它是由デンソ公司與三菱樹脂公司共同聯(lián)合研制出一種熱塑性樹脂--聚醚酮醚(Polyether Enter Ketone,PEEK)所制成的薄膜，它被稱為“IBUK”。還有由ヅャパンゴァテックス 公司所提供的液日聚合物類材料“PAL-CLAD”。還類熱塑性樹脂可滿足以下三方面的要求：

　　1. 高尺寸精度

　　2. 確保焊接耐熱性;

　　3. 基板XY方向的線膨脹系數(shù)能接近銅的線膨脹系數(shù)。

　　所采用熱塑性樹脂--聚醚酮醚它具有高耐熱性(最高工作溫度為2700C)高占粘接性、低價(jià)電常數(shù)性( )、并可實(shí)現(xiàn)板的薄型化、板面的高滑性。另外，表2還示出了與ヅャパンゴァテックス公司共同開發(fā)的“PAL-CLAD”的材料特性。

　　總之，在絕緣層中采用這類熱塑性樹脂使基板可具有低介電常數(shù)，低吸濕性，由于它在絕緣層中不含有玻璃纖維，使更加有利于微細(xì)通孔的形成，而另一方面它又具有保持剛性強(qiáng)度的特性。三、、制造工藝

　　積層法多層板工藝特點(diǎn)，是它的積層法層形成是要逐層的反復(fù)層壓加工才完成的。因此，積層法多層板工藝還存在著加工時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)品合格率低等問(wèn)題。它在制造過(guò)程中，由于樹脂受到熱應(yīng)力的影響，而引起基板的尺寸發(fā)生變化較大。這樣，要想用積層法多層板法去制作出微細(xì)的疊加通孔的基板是十分困難的。

　　PALUP采用了熱塑性樹脂，使基板有一定的柔韌性。在受到熱沖擊時(shí)產(chǎn)生剛性的熱應(yīng)力較小。在板的層數(shù)增加時(shí)，可以通過(guò)一次的層壓就完成多層的成型加工，因而可獲得優(yōu)異的尺寸精度。這種多層板的“半固化片”是單面溶接著銅箔的熱塑性樹脂薄片。在銅箔上先加工上電路圖形，連接部位用激光加工出有底的通孔，并對(duì)加工出的通孔進(jìn)行金屬糊膏的填埋。

　　在層間的連接技術(shù)中，在有底的通孔中填埋金屬糊膏是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)。通常的金屬糊膏是由金屬作為填料、熱固性樹脂作為粘接劑而組成的。電容量問(wèn)題和連接可靠性問(wèn)題一直成為該方面技術(shù)中的重要課題。若用熱塑性樹脂(并且沒有玻璃纖維作增加)作金屬糊膏的粘接劑，由于它的Z軸方向(基板的厚度方向)的線膨脹系數(shù)通常較大，這樣就無(wú)法保證通孔的連接可靠性。通過(guò)該公司的不斷的研制，開發(fā)了低溫的“擴(kuò)散接合”方法來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬結(jié)合。即所開發(fā)的金屬糊膏，是在多層層壓加工中，同時(shí)與銅箔達(dá)到擴(kuò)散接合。通過(guò)該公司的不斷的研制，開發(fā)了低溫的“擴(kuò)散接合”方法來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬結(jié)合。即所開發(fā)的金屬糊膏，是在多層層壓加工中，同時(shí)也與銅箔達(dá)到擴(kuò)散接合。通過(guò)激光形成有底通孔，進(jìn)行金屬糊膏的填埋-這項(xiàng)工作是較難的。本技術(shù)是開發(fā)了專用的設(shè)備解決了此問(wèn)題。

　　在激光加工的通孔內(nèi)填埋了金屬糊膏的薄片，通過(guò)擺過(guò)擺放位置上的對(duì)位重合、接合后，進(jìn)行層壓加工。此時(shí)，糊膏的燒結(jié)、擴(kuò)散接合、對(duì)多層的連接也同時(shí)進(jìn)行。31層的高多層板剖面情況是由剖面照相和X光照相來(lái)反映的。其中，在通孔的放大照片上，顯示了直列通孔的實(shí)際情況。在X 光照相的照片上，可看到在層間上的許多黑點(diǎn)，就是一個(gè)一個(gè)的通孔的燒結(jié)金屬。

　　綜上所述，PALUP基板有以下幾點(diǎn)是制造技術(shù)的關(guān)鍵：

　　1. 要保證高耐熱性和高尺寸精度的“單面覆銅箔的熱塑性樹脂薄片”的開發(fā)。

　　2. 低溫?zé)?、擴(kuò)散接合型的金屬糊膏的開發(fā)。

　　3. 激光形成有底通孔，進(jìn)行金屬糊膏的填埋技術(shù)的開發(fā)。

　　4. 一次多層的層壓技術(shù)。

　　這種基板的全金屬配線結(jié)構(gòu)，必須要達(dá)到疊加通孔的高連接可靠性。圖5所示了PALUP基板的可靠性實(shí)驗(yàn)結(jié)果(對(duì)疊加6個(gè)通孔的評(píng)價(jià)結(jié)果).可以通過(guò)此實(shí)驗(yàn)看出:氣態(tài)下的冷熱循環(huán)實(shí)驗(yàn),液態(tài)下冷熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)中,該種基板保持著低的電阻變化.很好的確保它的可靠性

　　四、PALUP基板的特性與課題

　　PALUP基板的主要特性:PALUP基板所用的基板材料-熱塑性樹脂，表現(xiàn)出低介電常數(shù)、介質(zhì)損失因數(shù)、低吸濕性的特性。所制出的基板可以滿足整機(jī)產(chǎn)品的高頻化的要求。并可以高

　　PALUP基板所用的基板材料-熱塑性樹脂，表現(xiàn)出低介電常數(shù)、低介質(zhì)損失因數(shù)、低吸濕性的特性。所制出的基板可以滿足整機(jī)產(chǎn)品的高頻化的要求。并可以滿足高密度化的多層板性能需求，特別是適用于多引腳的封裝作為基板。

　　另外，不含玻璃纖維的熱塑性樹脂作為這種基板的絕緣基材，很適合于當(dāng)前以至今后的安裝技術(shù)發(fā)展的要求，例如，它的剛性板形態(tài)在安裝的場(chǎng)合下，可以降低再流焊時(shí)基板的翹曲，并起到保持由銅箔構(gòu)成的接地層和電路層的剛性強(qiáng)度作用，這種熱塑性樹脂的熔點(diǎn)在3400C以上，它可以抵御低于此溫度的熱沖擊。

　　六、PALUP基板所適用的產(chǎn)品

　　PALUP基板目前憶在試驗(yàn)線上進(jìn)行了少量的生產(chǎn)。2003年4月正式開始大生產(chǎn)。PALUP技術(shù)的問(wèn)世，主要面對(duì)的是有高可性、高多層電路要求的基板產(chǎn)品 ，還有高頻高速信號(hào)傳輸電路要求的基板。另外，它可代替原有的環(huán)氧樹脂類基板和陶瓷基材類基板使用。

　　在PALUP基板用樹脂中，不含對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)。樹脂中只含有C(碳)H(氫)O(氧)N(氮)的元素.它屬于”自消火型熱塑性樹脂”，也是一種無(wú)鹵化阻燃性的樹脂.并且在加熱到它的熔點(diǎn)以上時(shí)，樹脂就可以熔化。有了這個(gè)特性，使它可以進(jìn)行再利用，可以很容易的將金屬與樹脂進(jìn)行分離。