PCB:PALUP基板結構工藝技術(shù)介紹

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)技巧和軟件應用技能之外，還應該對各類(lèi)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基板的結構工藝和性能特征。

　　一、PALUP基板的結構特征

　　在基板的表面有連接盤(pán)，而所有的這種連接盤(pán)都連接在通孔之上。板的所有布線(xiàn)都設置在內層中。在導通孔的形成上是十分自由的。導通孔在層間可以實(shí)現對任意層的連接。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計與制造的周期(見(jiàn)表1所示).基板材料使用均一產(chǎn)高耐熱性熱塑性樹(shù)脂布線(xiàn)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(shù)脂代替了氧化鋁陶瓷材料,用銅金屬布線(xiàn)材料代替了鎢金屬材料.由于這種結構特征,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(shù)脂構成。它是由デンソ公司與三菱樹(shù)脂公司共同聯(lián)合研制出一種熱塑性樹(shù)脂--聚醚酮醚(Polyether Enter Ketone,PEEK)所制成的薄膜，它被稱(chēng)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(lèi)材料“PAL-CLAD”。還類(lèi)熱塑性樹(shù)脂可滿(mǎn)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X(qián)Y方向的線(xiàn)膨脹系數能接近銅的線(xiàn)膨脹系數。

　　所采用熱塑性樹(shù)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)電常數性( )、并可實(shí)現板的薄型化、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(kāi)發(fā)的“PAL-CLAD”的材料特性。

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

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層壓加工才完成的。因此，積層法多層板工藝還存在著(zhù)加工時(shí)間長(cháng)、產(chǎn)品合格率低等問(wèn)題。它在制造過(guò)程中，由于樹(shù)脂受到熱應力的影響，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的疊加通孔的基板是十分困難的。

　　PALUP采用了熱塑性樹(shù)脂，使基板有一定的柔韌性。在受到熱沖擊時(shí)產(chǎn)生剛性的熱應力較小。在板的層數增加時(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(zhù)銅箔的熱塑性樹(shù)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(shù)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(shù)脂(并且沒(méi)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(xiàn)膨脹系數通常較大，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(kāi)發(fā)了低溫的“擴散接合”方法來(lái)實(shí)現金屬結合。即所開(kāi)發(fā)的金屬糊膏，是在多層層壓加工中，同時(shí)與銅箔達到擴散接合。通過(guò)該公司的不斷的研制，開(kāi)發(fā)了低溫的“擴散接合”方法來(lái)實(shí)現金屬結合。即所開(kāi)發(fā)的金屬糊膏，是在多層層壓加工中，同時(shí)也與銅箔達到擴散接合。通過(guò)激光形成有底通孔，進(jìn)行金屬糊膏的填埋-這項工作是較難的。本技術(shù)是開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的設備解決了此問(wèn)題。

　　在激光加工的通孔內填埋了金屬糊膏的薄片，通過(guò)擺過(guò)擺放位置上的對位重合、接合后，進(jìn)行層壓加工。此時(shí)，糊膏的燒結、擴散接合、對多層的連接也同時(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(shù)脂薄片”的開(kāi)發(fā)。

　　2. 低溫燒成、擴散接合型的金屬糊膏的開(kāi)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(kāi)發(fā)。

　　4. 一次多層的層壓技術(shù)。

　　這種基板的全金屬配線(xiàn)結構，必須要達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)驗結果(對疊加6個(gè)通孔的評價(jià)結果).可以通過(guò)此實(shí)驗看出:氣態(tài)下的冷熱循環(huán)實(shí)驗,液態(tài)下冷熱循環(huán)實(shí)驗中,該種基板保持著(zhù)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(shù)脂，表現出低介電常數、介質(zhì)損失因數、低吸濕性的特性。所制出的基板可以滿(mǎn)足整機產(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(shù)脂，表現出低介電常數、低介質(zhì)損失因數、低吸濕性的特性。所制出的基板可以滿(mǎn)足整機產(chǎn)品的高頻化的要求。并可以滿(mǎn)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(shù)脂作為這種基板的絕緣基材，很適合于當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成的接地層和電路層的剛性強度作用，這種熱塑性樹(shù)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基板目前憶在試驗線(xiàn)上進(jìn)行了少量的生產(chǎn)。2003年4月正式開(kāi)始大生產(chǎn)。PALUP技術(shù)的問(wèn)世，主要面對的是有高可性、高多層電路要求的基板產(chǎn)品 ，還有高頻高速信號傳輸電路要求的基板。另外，它可代替原有的環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)基板和陶瓷基材類(lèi)基板使用。

　　在PALUP基板用樹(shù)脂中，不含對環(huán)境有害的物質(zhì)。樹(shù)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(shù)脂”，也是一種無(wú)鹵化阻燃性的樹(shù)脂.并且在加熱到它的熔點(diǎn)以上時(shí)，樹(shù)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(shù)脂進(jìn)行分離。