埋嵌元件PCB的技術(shù)（三）

7 標(biāo)準(zhǔn)化WG中無源元件嵌入的課題

圖15表示了無源元件嵌入構(gòu)造的三種代表性形態(tài)。這種形態(tài)已經(jīng)有10年左右的實用化，其優(yōu)點是可以使用特性保證的元件，可以使用現(xiàn)有設(shè)備進行制造。

另一方面，對PCB的市場要求是“更薄”.特別是模組元件中“低背化”是重要的關(guān)鍵詞。因此第一要求嵌入元件特別是無源元件芯片的低背化。由于元件制造商的開發(fā)努力，已經(jīng)實現(xiàn)0.15 mm厚度(1005尺寸，0603尺寸)的薄型化。另外PCB本身也要求成品板厚的薄型化，但是由于為了實現(xiàn)高集成度的線路，不得不增加厚度，因此希望使用更薄的內(nèi)層芯板，部分嵌入銅(Cu)箔的0.05 mm左右的內(nèi)層芯板也已經(jīng)實用化。在表面安裝時的再流焊工程或者基板制造工程中存在處理困難的擔(dān)心。根據(jù)這種狀況，近年來采用圖15(b)所示的導(dǎo)通孔連接方式。這種方法是在內(nèi)層上安裝的元件電極上進行直接線路板的導(dǎo)通孔連接的方式(有源元件情況下面朝上)。采用這種方式，元件安裝只有安裝(Mount)工程，與再流焊方式比較，簡化嵌入工藝的同時降低了成本，然而為了實現(xiàn)這種方式正在提出若干技術(shù)課題。EPADS研究會的標(biāo)準(zhǔn)化WG中正在進行討論。

第一是確保導(dǎo)通孔與元件外部電極的位置精度，它的影響因素如下。

(1)外部電極尺寸。目前的0603尺寸通用品中外部電極幅度為0.10 mm ~ 0.15 mm左右。一般PCB中激光導(dǎo)通孔內(nèi)層焊盤徑為φ0.20 mm左右。這樣導(dǎo)通孔的一部分有可能偏離電極。

(2)元件安裝精度?，F(xiàn)在的安裝機中一般安裝精度為±0.05 mm程度?？紤]到元件尺寸，咋一看數(shù)值較大，但是在表面安裝中利用焊料的自動調(diào)準(zhǔn)(Selfalignment)效果可以確保再流焊以后的元件位置精度。但是安裝采用導(dǎo)通孔連接方式的元件時使用樹脂系粘結(jié)劑，這時不能期望有自動調(diào)準(zhǔn)效果。

(3)激光導(dǎo)通孔的調(diào)準(zhǔn)(Alignment)。一般的激光導(dǎo)通孔加工時，以事前形成的線路層的對準(zhǔn)標(biāo)記(Alinment Mark)為基準(zhǔn)進行加工。內(nèi)層與元件的位置精度不能保證時，就會引起元件與導(dǎo)通孔的位置偏離。

第二是元件端子電極的鍍層。通用元件的電極最外層一般是鍍錫(Sn)層。由于激光導(dǎo)通孔進行鍍銅(Cu)層連接，因此元件電極也希望是鍍銅層。這時要經(jīng)過PCB的去沾污和化學(xué)鍍銅工程，因此必須形成經(jīng)得起這些工程的保護膜。

第三是元件高度的波動度。元件高度的波動度即成為導(dǎo)通孔深度的波動度。希望從激光加工和鍍層兩方面進行導(dǎo)通孔深度的統(tǒng)一。

導(dǎo)通孔連接方式中，這些因素還會相互影響和重疊，希望以PCB制造商，元件制造商和安裝機制造商為主的關(guān)系者作為開發(fā)的共同目標(biāo)。

如圖15(C)所示，PCB內(nèi)層上制造進入元件的構(gòu)造于1990年代后期進行研究開發(fā)，現(xiàn)在已有許多開發(fā)例，還沒有適用的實用品事例。然而它對于PCB的薄板化極為有利，期待著它的實現(xiàn)。為此實現(xiàn)穩(wěn)定的元件特性是第一的，希望同時進行材料研究和工藝技術(shù)的確認。

8 結(jié)語

進入21世紀(jì)以來，將會迎來元件嵌入PCB正式實用化的時期，今后將會迅速發(fā)展，為此嵌入元件的規(guī)格化或者評價方法等的標(biāo)準(zhǔn)必須緊緊跟上。新的嵌入技術(shù)的開發(fā)將會層出不窮，數(shù)年以后元件嵌入基板將會克服各種課題，成為通用的安裝技術(shù)而固定下來。

關(guān)于元件嵌入PCB的可靠性評價本文只是介紹了制造上的技術(shù)課題，此外還有CAD設(shè)計上的相應(yīng)課題或者包括元件檢查在內(nèi)的最終檢查技術(shù)，PCB制造商與用戶之間的品質(zhì)保證契約上的課題等。