高清晰LED屏用HDI板制作技術(shù)

白亞旭 尋瑞平 鐘君武 張雪松

（江門崇達電路技術(shù)有限公司，廣東 江門 529000）

0 前言

LED顯示屏是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，由幾萬到幾十萬個半導(dǎo)體發(fā)光二極管像素點均勻排列組成，利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素點，以顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕[1]。由于LED顯示屏是由一個個小的模塊拼接而成，因此可以克服LCD無法實現(xiàn)大面積屏幕的無縫拼接問題，實現(xiàn)無縫拼接的任意延展。

隨著社會信息化進程的進一步提高和發(fā)展，預(yù)計未來LED顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域會愈加廣闊，其需求量會越來越大[2]。HDI板是LED顯示屏的重要零部件，可見LED顯示屏市場的繁榮必然也會帶來HDI產(chǎn)品需求的增加。根據(jù)LED顯示屏使用要求的不同，HDI板的結(jié)構(gòu)和性能也不盡相同，比如：P1.8 mm的顯示屏幕需要使用4層1階HDI板，P1.5 mm的顯示屏需要使用6層2階的HDI板，而P1.2 mm的顯示屏需要使用8層3階的HDI板。

應(yīng)用于高清晰LED顯示屏的HDI板，由于應(yīng)用領(lǐng)域的特殊性，其設(shè)計特點和生產(chǎn)管控要求與其他的HDI板有些不同。

本文針對此類HDI板在生產(chǎn)制作過程中遇到的問題，進行了一些工藝技術(shù)和設(shè)計的優(yōu)化，以及針對特殊工序制定了一些關(guān)鍵的生產(chǎn)管控方案，以便能夠降低此類HDI板的報廢，提升產(chǎn)品良率，從而提升產(chǎn)品的競爭力。

1 高清晰LED顯示屏用HDI板制作難點分析

1.1 外層圖形設(shè)計特征

LED顯示屏是由一個個小的LED燈組模塊組成的，因此，就要求貼裝LED燈的HDI板正面制作成矩形陣列的小PAD，并且為了保證LED顯示屏的亮度統(tǒng)一，需要保證HDI板的正面顏色為啞黑色，用以吸收LED屏幕在工作時每個小的LED燈發(fā)出的多余的光線，從而保證LED顯示屏的顏色均勻。同時HDI板的背面需要貼裝多個IC芯板，用以在大的LED屏幕上形成色彩鮮艷的圖案和畫面。因此，此類HDI板的外觀設(shè)計（如圖1、圖2）。

圖1 LED顯示屏HDI板正面

圖2 LED顯示屏HDI板背面

1.2 外形公差和PAD到邊距離公差要求

為了保證組裝后的LED顯示屏不會出現(xiàn)明顯的拼接縫痕跡，其外形公差要求比普通的PCB板外形公差嚴(yán)格。例如：目前應(yīng)用最廣泛的高清晰LED顯示屏，其使用的PCB板外形公差管控為±0.05 mm，這也是目前PCB廠家可以正常加工的外形公差管控能力。除了要求外形公差外，貼裝LED燈的連接盤（PAD）到成型邊的距離要求管控為0.1 mm，最小要求為0.075 mm，PAD邊的距離和外形（如圖3）。

1.3 制作難點分析

針對此類板子的制作難點，本研究以6層2階的HDI板為例進行說明，壓合疊構(gòu)（如圖4）。制作難點分析（見表1）。

圖3 LED顯示屏HDI板PAD邊距離和外形圖形

圖4 高清晰LED顯示屏HDI板結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖

2 高清晰LED顯示屏用HDI板制作難點分析

2.1 工藝設(shè)計

由于此類板子板子上單元內(nèi)沒有鍍通孔（外層鉆孔只是制作板邊圖形和阻焊的定位孔以及成型時的銷釘定位孔），只有內(nèi)層埋孔和外層的激光盲孔，在電鍍時只需要滿足客戶的盲孔和表銅厚度要求即可，主要生產(chǎn)流程均設(shè)計為負(fù)片。此外，為了減少板子在搬運過程中產(chǎn)生銅面刮傷等報廢不良，控深鉆孔流程設(shè)計在阻焊、字符之后?；诋a(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及實際生產(chǎn)需要，確立如下工藝方案：

開料→內(nèi)層鉆孔→內(nèi)層板電→內(nèi)層鍍孔圖形→鍍孔電鍍→樹脂塞孔→陶瓷磨板→內(nèi)層圖形→內(nèi)層蝕刻→內(nèi)層AOI→棕化→壓合→LDD棕化→激光鉆孔→內(nèi)層沉銅→填孔電鍍→內(nèi)層圖形（2）→內(nèi)層蝕刻（2）→內(nèi)層AOI→棕化（2）→層壓（2）→LDD棕化→激光鉆孔（2）→外層鉆孔→退棕化→填孔電鍍→陶瓷磨板→外層圖形→外層蝕刻→外層AOI→絲印阻焊→絲印字符→控深鉆孔→表面處理→成型→電測試→FQA→FQC→包裝

在保證生產(chǎn)流程合理簡單的情況下，此板也有幾個重要管控點，如管控不好將會嚴(yán)重影響此類的良率，主要包括：（1）壓合后板面品質(zhì)和LDD棕化的效果管控；（2）激光盲孔沉銅的品質(zhì)保證和盲孔的可靠性；（3）阻焊油墨顏色一致性管控；（4）外形公差和PAD到邊的距離公差管控；（5）成型后，板角PAD的保護；（6）包裝管控。

表1 高清晰LED顯示屏HDI板制作難點分析

2.2 重點管控項目

2.2.1 壓合工序管控

要求壓合后板面不能出現(xiàn)任何的凹痕和PP粉殘留，如果出現(xiàn)PP粉，會影響LDD棕化的效果，而導(dǎo)致該位置激光鉆孔無法鉆出來，而壓合凹痕會導(dǎo)致在制作外層線路產(chǎn)生開路報廢。壓合工序主要的不良缺陷及改善方案（見圖5）。

2.2.2 激光盲孔沉銅的品質(zhì)保證和盲孔的可靠性

此板激光盲孔的密集比普通的產(chǎn)品的密度大，針對節(jié)距1.2 mm的產(chǎn)品，激光盲孔的密度為150萬孔/m2，激光盲孔數(shù)量多。由于此板外層只有盲孔，沒有外層通孔，在做沉銅時，需要注意管控沉銅藥水的活性，保證盲孔內(nèi)部的沉銅效果。激光盲孔填孔主要的不良缺陷及改善方案（見圖6）。

2.2.3 阻焊油墨顏色一致性管控

由于高清LED屏幕是使用貼裝有LED燈珠后的多塊小板拼裝而成，為了保證屏幕顯示時顏色和色彩的均勻一致性，要求每批次出貨的PCB阻焊油墨顏色均勻一致。本研究根據(jù)自身設(shè)備和作業(yè)方法制定了一套管控阻焊油墨顏色一致性的方案，主要從阻焊前處理方式、阻焊油墨型號、油墨粘度、油墨厚度、絲印方式、絲印網(wǎng)版選擇、絲印刮膠等方面著手，具體管控方法如下：

（1）為了減少油墨型號不同產(chǎn)生的差異，針對LED板固定使用一種型號的啞黑色油墨。

（2）油墨開罐加入固化劑后先攪拌均勻，測試粘度后根據(jù)實測值添加開油水，粘度要求100～150 dpas調(diào)整合格后做好相關(guān)記錄。

圖5 LED顯示屏HDI板壓合工序管控要點

圖6 激光盲孔填孔工序管控要點

（3）絲印前必須清洗干凈刮刀，不可與其他油墨混用，同時需檢查刮刀平整度，無缺口、彎曲變形等異常。

（4）網(wǎng)版高度10～15 mm，與抬網(wǎng)速度、刮刀速度（230～280）搭配，不可粘網(wǎng)；使用43T網(wǎng)版生產(chǎn)，每張網(wǎng)版生產(chǎn)量不可超過1000 PNL（生產(chǎn)制板）；網(wǎng)版兩邊收刮油墨頻率為（30±5）PNL/次，防止網(wǎng)版邊緣油墨變干產(chǎn)生色差。

（5）油墨添加以少量多次為原則，每次添加不允許超過1 kg，添加時不允許加入下墨區(qū)。

（6）塞孔時從非燈面塞入，絲印時若雙面制作必須分開兩臺機絲印，燈面不允許放在釘床上絲印避免釘床壓傷（即先在第一臺機印非燈面，再在另一臺機架釘床印燈面，但釘床必須保證釘之間間距不超過6 cm以保證絲印均勻性），當(dāng)需按單面絲印則先印燈面制作。

（7）絲印油墨厚度必須均勻無聚油，油墨厚度管控35～45 μm（濕膜，基材上），每兩小時測量一次并做好相關(guān)記錄，異常及時調(diào)整并追溯異常板返洗處理。

（8）曝光能量10～11格，燈面不允許底片印異常，非燈面允許輕微底片印。

2.2.4 外形公差和PAD到成型線公差的管控

目前PCB廠家可以正常加工的外形公差管控能力，±0.03 mm的外形公差傳統(tǒng)的機械銑機無法滿足要求。根據(jù)此板的特征，如果外形公差要求為±0.075 mm，成型時只能一塊一疊，并且需要銑板兩次，使用粗銑+精銑的方式；如果外形公差要求為±0.05 mm，則必須使用CCD光學(xué)銑機，并且也是需要銑板兩次。

2.2.5 成型后板角PAD的保護

此板沒有工藝邊設(shè)計，PAD距離板邊僅為0.15～0.2 mm，成型后極容易導(dǎo)致板角PAD被撞傷或是被撞掉，而待產(chǎn)品出貨到客戶端時，只要有1個PAD無法貼裝燈珠，將會導(dǎo)致整個產(chǎn)品報廢。除了員工操作的原因外，電測試的方法也是導(dǎo)致板角PAD損壞的主要原因。針對電測試保護PAD的方法優(yōu)化方法（見圖7）。

2.2.6 包裝管控

為防止成品板在運輸中受損壞，需對包裝從以下方面進行管控：

（1）成品板在包裝時，每片板中間墊一張白紙，每包板的上面和下面墊一塊墊木板，防止在運輸中受到外力作用，造成板彎曲變形；

（2）每包板的上下8個角墊一個護角，并控制每包板的數(shù)量不超過25片；在裝入紙箱時，紙箱內(nèi)四周墊上珍珠棉泡沫保護；

（3）裝箱后，在運輸中嚴(yán)格控制每一踏板上堆放的產(chǎn)品不超過6層。

2.3 生產(chǎn)報廢分析

跟進此板的生產(chǎn)過程，收集各工序的報廢數(shù)據(jù)，整理得到如圖5所示結(jié)果。結(jié)果來看，此板前5大主要報廢缺陷均為生產(chǎn)操作類報廢：銅面刮傷、外層開路、撞斷線、蝕刻過度、內(nèi)層開路（次外層），占總體報廢的60%左右。可見此板的生產(chǎn)難點主要為生產(chǎn)操作類的作業(yè)規(guī)范，需要從工藝、設(shè)計端進行優(yōu)化，從而降低現(xiàn)場的作業(yè)制作難度（如圖5）?？?、阻焊油墨顏色一致性的管控、成型尺寸公差及pad到邊公差的特殊管控以及包裝管控；

圖7 HDI板成型后板角PAD防撞傷電測試改善方案

（4）此類板主要報廢缺陷為生產(chǎn)操作引起

圖5 高清晰LED顯示屏HDI板生產(chǎn)報廢統(tǒng)計結(jié)果

3 結(jié)論

通過分析，針對高清晰LED顯示屏用HDI板產(chǎn)品的主要技術(shù)難點和管控方案包括如下方面：

（1）此類HDI板TOP面設(shè)計為pad，節(jié)距越小，pad密度越大，制作難度越大；

（2）此類板負(fù)片流程的制作難度小于正片流程的制作難度，優(yōu)先選擇負(fù)片流程；

（3）此類板需要重點管控的項目包括：壓合管控、激光盲孔的鉆孔品質(zhì)和沉銅填孔的品質(zhì)管的，后續(xù)需要從工藝、設(shè)計端進行優(yōu)化，從而降低現(xiàn)場的作業(yè)難度。