高密度多层电路板用的材料

多层电路板一向都采用通孔电镀制造，约1990年以后陆续有各种增层技术 被提出，而同时也有许多增层制程用材料被开发出来。若不包括特殊制作方 法，较一般性的增层材料有三类，它们各为感光树脂、热硬化树脂、及附树脂 铜箔，依据操作模式也可将其他材料融入分成三类基材。着次70是一般性高 密度增层电路板的一些优劣特性比较。由于高密度增层板的逐渐普及，不但厂 商众多而且材料特性也不断变化，因此对特定的产品作介绍未必恰当。而且对 特殊的供应商及使 用者，许多的评价 也会和表中的判断 有所不同，因此表列内容仅供参考

各树脂系统会 针对制程需求对应 调整特性，而其特性是由基本树脂单体（Monomer )往51 、硬化剂（Hardener )注52 、安定剂 (Stabilizer)、添加剂（Additive)、填料（Filler)等搭配而成。液态树脂的 诉求与止焊漆油墨类似，主要仍以有利于涂布符合最终产品特性为重。真空压 合薄膜则诉求类似一般干膜，但树脂必须具有介电材料的特性。热压合式的材 料，则应具备传统胶片的特性反应。

图1 高密度电路板是电子行业发展趋势

一 感光型介电材料

这类的材料多是由感光性止焊漆系列产品所发展出来的，它的微孔形成是 使用底片曝光制造完成，由于不分孔密度可以一次作出所有微孔(via)。因此 在高密度增层板开发初期十分被看好，在微孔加工后必须靠化学铜及电镀铜形 成线路连接。为了提高与化学铜的密着性，必须在化学铜前作出表面粗度以提 升铜的结合力。由于并不使用铜箔，所以会探用全板电镀全蚀刻制程或半加成 法（SAP-Semi Additive Process)制作线路。

由于感光性介电材料必须顾及材料的物理性质和感光性，因此在材料的配 方控制上较困难。这类的树脂有液态油墨及薄膜形式两种。液态产品可以使用 网印法、帘幕涂布法、滚轮涂布法等作涂装，由于平整度较不易控制，因此采 用的材料特性、压合或涂布机具、操作条件等都必须恰当控制与选择。

虽然树脂薄膜制作成本较高，但在作业、厚度控制、清洁度方面有较大的 优势，因此也有部分的产品作成薄膜形式。由于要压膜在有凹凸的面上，因此 以真空压膜机进行薄膜压合。

光成孔技术是以底片进行孔位的影像转移，进行UV感光、显影等程序制 作出小孔。显影液随使用的树脂系统不同，而有碱性水溶液、有机溶剂两种系 统产品。水溶液系统的环保问题相对较小，溶剂型产品则较为麻烦，但某些产 品为了整体树脂特性，仍会使用溶剂型设计。

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图2 多层电路板对pcb厂家的要求非常

二 热硬化树脂材料

这类树脂会采用二氧化碳雷射或UV雷射作微孔加工，因此树脂的配方并不需要考虑感光性。相对的树脂使用弹性就较宽，而产品的物性相对的也较容 易达成。一般这类的树脂系统特性需求，主要着重在雷射光的吸收率、荧光反 射特性、抗化学性、粗化适用性等特性。

这类树脂产品有液态油墨及薄膜两类，经过涂布或压膜后进行雷射钻孔， 之后藉电镀进行层间导通及线路制作。由于无面铜，因此必须进行化学铜处理 作为电镀的种子层。为了确保铜与树脂间的结合力，必须先将树脂表面粗化获 得锚接(Anchor)力，一般可以达到的拉力值约为0.8?1.2kg/cm。

液态树脂基本的涂布方法与感光树脂相同，薄膜型材料也与感光型相似。 一般常见于高密度增层电路板的膜厚度，分布在40?80 // m之间。由于板面 没有铜皮，不论是感光或热硬化树脂，因蚀刻量较少而有利于细线路制作。

三 附树脂铜皮材料，或称背胶 铜皮

这类材料主要是为了符合传统的电路板制作模式而开发，做法是在铜皮粗 化面上涂布B阶热硬化树脂。使用的铜皮厚度，一般为12 # m或18 // m较 多，但特殊用途会使用超薄铜皮。树脂厚度必须依据填充量需求决定，一般都 以压后的厚度为指标。

由于有铜皮压合的程序，因此结合力来自于树脂熔融与铜皮的接着力，其 铜皮拉力较稳定类似于传统电路板。而使用热压合技术及传统堆栈作法，在使 用的工具及操作方面有较佳兼容性，制程容易导入是它被广泛使用的原因，有 多家厂商投入生产。

这类材料在高密度增层板开发初期，会以影像转移及蚀刻在铜箔上开出铜 窗(Conformal Mask)，因而此类制程被称为Conformal mask法。数年后由 于雷射技术的进步加上制程技术的渐趋成熟，部分加工也开始探用雷射直接加 工的模式，因而此类制程被称为LDD-Laser Direct Drill注53法。由于有面 铜的遮蔽，增层后的整个板面都被铜箔所覆盖，如何作基准辨识是一个必须面 对的问题，这就是所谓的工具系统搭配性，制作及设计时必须列入考虑。

这类材料在制作线路时仍必须依赖蚀刻，且其蚀刻量比无铜皮的电路板大 得多，因此不利于线路精度的控制。这也是为何近来许多的铜皮制造商，纷纷 投入薄铜皮的开发制作。

图3 电路板厂家应加快技术研发

四 其他类型材料

当然高密度增层电路板使用的材料不仅止于前面所述，尚有不同的形态产 品被使用或开发中。例如某些产品对于无强化纤维的结构不满意，但若加入纤 维又不利于加工。因此为了改善电路板物理特性，会使用特殊扁平玻纤材料制 作雷射加工层。这时不但压合制程及涨缩设计必须重新考虑，雷射加工的条件 也必须重新调整。

至于相当知名的ALIVH制程，其胶片是使用Aramid纤维不织布含浸树 脂，如此材料较容易作雷射加工。

B2IT是以银膏形成凸块（bump)用以贯穿胶片，之后再以压合的方式作铜皮 结合，因此所使用的银胶较特殊，而对胶片的选择则限制较少。

美国Goretex公司使用PTFE纤维制作出有纤胶片，因为使用PTFE可以 降低介电常数，因此有利于高速传输产品。

五 高频化的材料趋势

从个人计算机的演进，可看出CPU世代交替的速度愈来愈快，消费者应接不暇，当然对大众而言是好事。但对PCB的制作却又是进一步的挑战。因为高频 化，须要基材有更低的Dk与Df值。