三阶HDI成3G手机PCB未来主流

2009-7-22      资料来源:Pcbchina 

关键词：PCB HDI 3G手机

3G时代的来临丰富了手机的功能，也给PCB的制造技术带来了巨大的挑战。对于PCB厂家来说，准确判断产品的走势，在设备、材料以及技术上做足储备，才能够更好地去应对3G的变革。

    2008年4月，中国正式启动TD-SCDMA社会化业务测试，由TD-SCDMA这个经历了长达10年技术成熟过程的国产第三代通信技术(3G)拉开中国3G手机的大幕。

    随着手机功能增强和产品尺寸缩小，必然使得印制电路板的设计越来越多地向二阶、三阶甚至更多的高密度互连积层发展。手机功能不断增加，在手机印制板面积基本不变的前提下，手机用HDI板有以下几个趋势：一是基本为二阶HDI结构，部分甚至需要三阶的HDI结构；二是线宽间距基本在75μm左右，更小的为50μm，最小的 BGA孔均达到0.5mm，不久将达到0.4mm；三是堆叠设计的盲孔/埋孔需要电镀铜填孔或树脂塞孔，确保互连可靠性及板面平整度；四是微盲孔/埋孔的直径和焊盘的直径越来越小。随着3G手机成为“个人多媒体中心”，三阶HDI必然成为3G手机未来采用的主流。

    <1>3G手机对PCB基材要求

    第一，高频信号传输要求。影响手机主板PCB信号传输的关键因素是PCB非导电材料的介电常数(Dk)、介质损耗因子(Df)和导电材料的趋肤效应。传输速度是3G手机区别于2G手机的一个重要特征，它与PCB介质材料的Dk值有关。对于3G来说低Dk值是选择材料的基础和前提。所以在3G手机主板选材上，信号层所在介质层至少要使用RCC（树脂涂布铜皮）积层，或者使用含胶量较高的LDP（激光直接图形）材料，其他介质层则可以选择FR-4。

　　第二，CTE（热稳定性）匹配的要求。HDI技术作为3G手机板的生产技术得到了迅速发展，产品结构和性能都在不断提高，积层向高阶方向发展，这对PCB基材热稳定性匹配的挑战。用于高阶的HDI3G手机板的材料，应该选择X-Y-Z三维方向CTE低的材料。然而PCB的基材是复合型材料，对于三维尺寸稳定性的控制就需要解决复合材料中单一材料CTE匹配问题。

　　第三，低介质损耗(Df)要求。具体到手机的PCB，微带传输线损耗由3个因素决定：半开放性引起的辐射(这种损耗很小)；介质热损耗(板材原因)；高频趋肤效应引起的导体损耗。高阶的HDI3G手机板要选择成本较低、介质屏蔽要求高而且介电常数稳定度、损耗因子的要求更高的材料，建议选用性能类似PTFE(美国/欧洲等多用)的板材，或FR-4和高频板组合粘接组成低成本、高性能层压板。

    <2>PCB制造技术相应提高

    3G对于PCB行业产生影响的另外一个主要方面就是制造技术的提高。

　　PCB向高密度发展必然离不开制造技术的革新，这为PCB行业的制造技术提出了更高的挑战：

　　第一，表面平整度。过高的表面封装密度增加了焊接的难度，由此要求PCB表面的平整度以及总体厚度应有较高的一致性，因此塞孔技术、塞孔电镀技术以及电镀填孔技术将更多地被应用于3G手机PCB领域。

　　第二，细密线路。目前的3mil/3mil线宽间距的布线密度已经无法满足3G时代的要求，而普通的减成法及半加成法（SAP）制作线路的工艺并不能同时满足线路形状的完整性以及高精度阻抗的要求。SAP技术以及差分蚀刻工艺的应用也就在所难免。

　　第三，小孔加工。孔径的减小带来了加工技术的不断发展，由最初的机械钻孔技术，经历二氧化碳的红外激光钻孔技术，直至后来的紫外激光钻孔技术，孔径由8mil递减到了2mil的水平。

　　第四，孔堆叠结构。布线密度的提高不仅仅依赖于二维平面的线路缩减，利用三维所有可以利用的空间，自由进行布线更加依赖于孔堆叠技术的应用，包括交错孔、叠孔、跳孔加工技术等。

　　第五，线路表面处理。随着信号传输频率的提高，“趋肤效应”也越加明显，因此对于线路表面的粗糙度控制将越来越严格。但是传统的线路处理，不论是内层的棕化(或黑化)处理，以及图转前处理还是阻焊前处理都要求表面具有一定的粗糙度保证足够的附着力。因此低微蚀量低粗糙度的前处理技术必然成为3G时代PCB表面处理的关键。

　　总之，3G时代的来临丰富了手机的功能，也给PCB的制造技术带来了巨大的挑战，技术的革新来源于思想的革新，来源于PCB行业对于传统的制造技术和认识理念上的改变。传统的思维方式需要被打破，知识资源需要重新被整合，更多的创造性理念需要进行实践。对于PCB厂家来说，准确判断产品的走势，在设备、材料以及技术上做足储备，方能够更好地去应对3G的变革。