HDI板銅箔壓合剝離強(qiáng)度探討

鄒定明 陸永平 金立奎 曾祥剛 李 偉

（珠海方正科技高密電子有限公司，廣東 珠海 519179）

0 引言

某公司交付客戶12 層高密度互連（high density interconnector，HDI）板，客戶反饋剝離強(qiáng)度不能達(dá)到要求（≥1.05 N/mm），實(shí)際值最小為1.009 N/mm。針對(duì)此異常，公司內(nèi)需深入研究，找出影響剝離強(qiáng)度的因子，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果，重新制定最佳方案，保證后續(xù)產(chǎn)品剝離強(qiáng)度達(dá)到客戶要求。研究重點(diǎn)在于銅箔類(lèi)型和壓合條件的影響。

1 實(shí)驗(yàn)板設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)板設(shè)計(jì)為4 層高密度互連（high density interconnector，HDI）板，厚度0.5 mm，如圖1 所示。具體流程如圖2所示，其中，AOI為自動(dòng)化光學(xué)檢測(cè)（automated optical inspection）。

圖1 實(shí)驗(yàn)板疊構(gòu)

圖2 實(shí)驗(yàn)板流程設(shè)計(jì)

2 材料對(duì)比測(cè)試

2.1 銅箔表面粗糙度對(duì)比

采用掃描電子顯微鏡（scanning electronic microscope，SEM）（日立，型號(hào)S-3400N）分別測(cè)量4 種銅箔，其表面粗糙度結(jié)果見(jiàn)表1。由表1 可見(jiàn)，A型銅箔粗糙度最大，其次為C型，B、D型銅箔粗糙度較小。

表1 SEM對(duì)比銅箔表面粗糙度

2.2 銅箔EDS元素分析

采用SEM 進(jìn)行能譜（energy dispersive spectroscopy，EDS）元素分析，結(jié)果如圖3 和表2所示。由表2 可知，4 種銅箔元素含量差異不大，因此可排除元素問(wèn)題。

表2 元素質(zhì)量百分比

圖3 銅箔元素EDS分析

3.3 Ra、Rz、RSM測(cè)試對(duì)比

采用3D 測(cè)量激光顯微鏡（奧林巴斯，型號(hào)OLS4100），進(jìn)行銅箔粗糙度量測(cè)，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。由表3 可見(jiàn)，A、C 型2 種銅箔粗糙度較好，B、D型2種銅箔粗糙度較差。

表3 4種銅箔粗糙度數(shù)據(jù) 單位：μm

3 銅箔壓后測(cè)試剝離強(qiáng)度對(duì)比

3.1 銅箔壓合完測(cè)試板

銅厚電鍍加厚至22～27 μm，取樣方式為每面5 個(gè)點(diǎn)（四角+中心），實(shí)際剝離強(qiáng)度結(jié)果見(jiàn) 表4。由表4 可見(jiàn)，A、C 型2 種銅箔剝離強(qiáng)度達(dá)1.05 N/mm 以上，B、D 型2 種銅箔出現(xiàn)個(gè)別點(diǎn)不合格。

表4 不同銅箔剝離強(qiáng)度量測(cè)數(shù)據(jù) 單位：N·mm-1

3.2 不同壓機(jī)剝離強(qiáng)度

壓機(jī)剝離強(qiáng)度對(duì)比見(jiàn)表5。由表5 可見(jiàn)，不同壓機(jī)剝離強(qiáng)度差異不大。

表5 不同壓機(jī)剝離強(qiáng)度量測(cè)數(shù)據(jù)單位：N·mm-1

3.3 測(cè)試壓機(jī)開(kāi)檔不同位置剝離強(qiáng)度

壓機(jī)整體共疊在制板15 塊，取樣上、中、下各1 塊，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。由表6 可見(jiàn)，同一壓機(jī)同開(kāi)檔不同層別位置的剝離強(qiáng)度差異不大。

表6 不同壓機(jī)開(kāi)檔位置剝離強(qiáng)度量測(cè)數(shù)據(jù) 單位：N·mm-1

3.4 銅箔拉力條下100%殘銅率和65%殘銅率對(duì)比

銅箔拉力條下，100%殘銅率與65%殘銅率的剝離強(qiáng)度量測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表7。由表7 可見(jiàn)，兩者相差0.35 N/mm，且拉力條下65%殘銅率剝離強(qiáng)度不穩(wěn)定。

表7 不同銅箔拉力條下殘銅率剝離強(qiáng)度量測(cè)數(shù)據(jù) 單位：N·mm

4 結(jié)語(yǔ)

HDI 板銅箔剝離強(qiáng)度與銅箔本身材料、設(shè)計(jì)相關(guān)。根據(jù)綜合測(cè)試結(jié)果，選擇A 銅箔，在銅箔拉力位置內(nèi)層設(shè)計(jì)為實(shí)銅，有效解決了剝離強(qiáng)度不足的問(wèn)題，滿足客戶需求，提升制程能力，為后續(xù)其他產(chǎn)品在涉及銅箔粗糙度及設(shè)計(jì)銅牙大小方面提供了技術(shù)性支持。在高速PCB 產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中需要嚴(yán)格管控銅箔粗糙度，粗糙度越大對(duì)信號(hào)傳輸?shù)膿p耗也越大。對(duì)信號(hào)傳輸要求較高的產(chǎn)品，內(nèi)層一般使用低粗糙度銅箔及低粗糙度藥水，外層使用粗糙度較高的銅箔，提升表面元器件焊盤(pán)結(jié)合力。