高密度互连成大势所趋增层法与微孔制程技术探讨

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高密度互连成大势所趋增层法与微孔制程技术探讨 [复制链接]

随着生产技术的不断演进，电子产品无不趋向轻薄短小的方向发展，今天各种包括移动电
话、数码摄录机等微型手提式电子产品都是高密度互连（High Density Interconnect,HDI）技
术发展下的应用市场。
高密度互连是目前最新的线路板制程技术，通过微孔道的形成，线路板层与层之间能互相连接，而这种高密度互连制程，再配合增层法技术的采用，从而使线路板能实现朝薄和小的方向发展。
所谓增层法，是以双面或四面电路板为基础，采纳逐次压合（Sequential Lamination）的观念，于其板外逐次增加线路层，并以非机械钻孔式之盲孔做为增层间的互连，而在部分层次间连通的盲孔（Blind Hole）与埋孔（Buried Hole）,可省下通孔在板面上的占用空间，有限的外层面积尽量用以布线和焊接零件，这就是成为现时最受注目的多层线路板制程技术――－增层法。
配合增层法技术而采用的微孔技术，可造成高密度互连结构的超薄多层线路板，而此种微孔制程技术目前大体可分为三类：一、感光成孔式导孔技术（Photovia）二、乾式电浆蚀孔技术（Plasma Etching）与三激光钻孔技术（Laser Ablation）。
其中激光钻孔技术，是近来全球高密度互连线路板业界最关注的技术发展之一，大体上激光钻孔技术又可分为三类：即二氧化碳激光钻孔（CO2）、Nd:YAG激光钻孔技术和准分子激光钻孔技术（Excimer/Excited Dimer）。
二氧化碳激光钻孔是利用CO2及掺杂N2、He、CO等气体，在增层法中功率和维持放电时间下，产生激光，目前线路板业内用于钻孔的有RF Excited CO2质而共同产生的雷射激光。此种雷射激光由于能量极强，所以可以直接身窗铜箔而形成导孔。
除此，准分子激光钻孔技术则是由卤化物、二聚物及氧化物等稀有气态化合物激发而产生的激光，此种激光的功率较高，能对有机树脂进行修整、轻蚀等工作，但激光激发范围很大，且不易集中，用以钻孔，则相对较其他激光钻孔的方法，在效率上并不太高。
把激光钻孔技术与感光成孔式导孔技术和乾式电浆蚀孔技术比较，无论在配合板材、增层能力、电性表现、打金线能力、增层平坦性，还是市场接受度方面，激光钻孔技术都是较为优胜的。不过，激光钻孔技术却在设备方面的投资较为巨大，而且无法条件的要求方面亦较严。
由于市场日益需求电子产品朝向更小和更薄的方向发展，因此微孔技术的采用亦出现越来越普及的趋势。根据Electro Scientific Industries的统计资料显示，微孔技术在一九九六年占整体线路板成孔制程技术的43％，但到了一九九八年，增至60％，而到了一九九九年，则高达70％。
采用激光成孔（即微孔技术）为线路板制程技术的分布地区而言，日本、北美、欧洲和亚洲在一九九八年采用激光成孔设备系统的数目约分别为300台，50台和30台。而到了一九九九年，形势出现变化：日本400台、亚洲160台、欧洲110台和北美洲90台。
此外，在一九九九年，全球每月采用微孔技术制成的线路板面积粗略估计约为二十万平方米，其中日本占61％、欧洲14％、台湾11％、北美5％以及南韩4％余下为其他地区。
为提高本港制造业竞争力，香港生产力促进局于六月中举办了“增层法电路板－高密度电路板制程技术”研讨会。香港生产力促进局电子制造技术组高级首席顾问罗兆伦指出：“半导体技术的发展一日千里，摧生了日益轻巧的电子产品，令微型化迅速成为电路板工业的新趋势。”罗氏表示：“随着球栅阵列（BGA）及晶片比例封装技术应用于移动电话，而掌上型数码摄录机也日渐受欢迎，业界对增层法新技术的需求亦趋迫切”。
针对增层法和微孔技术的日趋普及，Sudhakar Raman在会上指出，与其他微孔技术比较，因为此种成孔技术较为优势，因为此种成孔技术较能与现有的线路板制程相互兼容，而且所配合的板材及特料亦较多，目前由于有不少提供这类材材的供应商可供选择，因此可减低成本。
“由增层法技术造成的多层线路板，其利润由一九九九年的约十亿美元将会增至二零零五年的五十亿美元。而在此期间，向着微型化发展的芯片封装（CSP）和倒装芯片封装（Flip Chip Package）的合共市场产值亦由不足十亿美元增至近五十亿美元。”
在电子产品设计及制造拥有三十多年经验的VernSolberg亦表示，由于市场对电子产品趋向微小化存在很大的需求，芯片封装亦因此朝微型化的方向发展，如芯片封装由以往的Pin Grid Array（球栅阵列）、Fine Pitch BGA（微间距球栅阵列）、甚至Flip Chip倒装芯片。随着芯片封装日益趋向微小化，业内对高密度互连的需求亦变得越来越大。
Soblerg指出，微孔技术（Micro-via）与及增层法技术现时是达到高密度互连的两种相互配合的最新技术，通过微孔技术，能产生直径小至0.05微米至0.07微米的线路板孔道，以让多层线路板间进行线路互连。
“微孔技术和高密度互连技术在以下两个方面已被证实为现时最有效率的线路板制程技术，在采用有关技术而成的线路板上，元件密度相较接连在采用传统机械钻孔而成的线路板上，元件密度相较接连在采用传统机械钻孔而成的线路板之元件密度大二至四倍；而采用微孔技术而造成的盲孔则可减少对其他不同的线路板成孔技术，激光钻孔目前是最适合的线路板生产技术。”
在面对线路板密度不断提高的需求下，本地线路板厂家必须提升技术以应付新挑战，最明显不过的便是更加促进微孔及增层法技术，以便达到高密度互连的市场要求，只有藉技术的更新，本港线路板厂家的竞争力才能继续提升，以便面对新世纪的市场挑战。