HDI验证程序繁复掌握细节提升产品品质| 银河制版印刷有限公司 2017/10/25
随着3C电子设备功能提升，HDI高密度互连技术制成之PCB用量越来越多，HDI电路板线路复杂、预设线宽/ 孔径都比常规PCB精密，若无法在精度达到要求，也会导致终端产品耐用度、性能甚至功能失效问题…
HDI(High Density Interconnect)高密度互连技术已经是印刷电路板(Printed circuit board)相当成熟的进阶技术之一，举凡智慧手机、平板电脑、笔记型电脑都看得到HDI PCB的踪影，使用高密度PCB的优点相当多，除了可让终端产品体积大幅缩小、薄化外，搭配高度整合的晶片、紧凑型的机构设计，HDI PCB都可以达到缩小产品体积的关键效用。
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HDI PCB连通孔结构繁复，需进行多次热处理进行产品验证，确保制品品质与稳定度。Polar Instruments
HDI PCB优点多检测繁复
虽说HDI PCB优点多多，但实际上HDI PCB也跟常规PCB一样，必经PCB的蚀刻、打孔、叠积等繁复制程，透过这些繁复手法、又需要达到HDI要求的高密度线路、孔径规格，成品的制作难度数倍于常规PCB外，制程精度更直接影响产品良率，因此HDI PCB制成品后端的品管检测要点不仅重要，还可在料件进入SMT制程前挑拣出不良品，避免影响后续产品问题影响。
一般HDI PCB检测其实也跟常规PCB使用方法近似，通常是用PCB检验标准针对HDI产品特性增加项目或加强精度确认，从HDI PCB的外观、结构完整度、可靠性、功能性等各方面进行细部确认，不同的制造厂或是需求方的要求规格可能会与本文介绍略有出入，此处仅就常规HDI PCB检测重点进行讨论与分享。
高标准测试流程 确保载板特性满足产品需求
有别于常规PCB检测，HDI PCB势必会在检测项目范围、标准要求更广更精细，在检测范围一般会涵盖如IPC-6016/6011/6012/4104针对性能规范、通用性规范、微孔材料规范等，搭配IPC-TM-650测试方法进行，尤其需针对积层材料、微孔、线宽等要求进行相关检测确认。
HDI(High Density Interconnect)高密度互连也称为BUM(Build-up Multilayer，或Build-up PCB)，从字面上的意义理解，即是积层法制成的多层PCB电路板，积层部分的互联通常是采行微孔技术进行，所谓的微孔指的是接点密度≥130点/in 2；布线密度为117in(lin=2.54mm)/in 2。
检视HDI PCB结构，主要会由核心层(PCB用来作核心线路的PCB层；Core)、RCC(Resin Coated Copper)背胶铜箔、LDP(Laser Drillable Prepreg)雷射成孔半固化片、Build-up Layer(积层)叠积在核心层表面之高密互联层，通常使用微孔技术、Microvias(微孔)孔径≤0.15mm之埋孔/ 盲孔、Target Pad(微孔底部的对应Pad)、Capture Pad (微孔顶部对应Pad)、Buried Hole(埋孔)没有延伸到PCB表面层的线路导通孔等所构成。
各种检测程序当产生冲突时，一般会以PCB设计档为优先，其次会分别以已签发的HDI PCB采购合约或技术文件、HDI PCB检验标准、已签发之常规PCB采购合约或技术文件为主。
HDI材料的基本要求
在材料要求方面，主要会针对板材、铜箔、尺寸要求、导线/ 孔径公差、微孔孔位、结构完整性、电气性能等要求进行检视。在板材上，预设核心层材料为FR-4(Woven glass)，预设之积层材料若无特殊要求多为RCC。
若在产品性能要求优先时，积层材料亦可采行106(FR-4)、1080(FR-4)/LDP材料。铜箔部分包含如RCC铜箔与核心层板的铜箔，主要性能预设指标包含厚度(1/2 Oz、1/3Oz…)、抗张强度、延展率、材料硬度、耐折度、弹性系数、电阻系数、表面粗糙度Ra。在金属镀层部分对HDI微孔的镀铜厚度要求性能指标微孔最薄处铜厚≥12.5um。
尺寸要求部分，HDI PCB需在尺寸精度量测特别要求，包含板材部分、导线部分、孔的尺寸等，量测需采行尺度特性在带刻度≥30倍之放大系统进行精确检验。板材在厚度要求与公差部分，核心层厚度预设板材为FR-4之覆铜处理板材，厚度、公差要求可依循PCB检验标准处理。
在HDI PCB的积层厚度要求与公差部分，预设积层的介质多在65～80um之RCC材料，在HDI PCB进行压合后处理之平均厚度≥40um，在最薄处需达到≥30um，其余细节也可以参照PCB检验标准处理。
设置制程合理公差 在成本、良率、产速取得平衡
在HDI PCB孔径公差部分，若是微孔会以微孔孔径为金属化前之直径±0.025mm；机械钻孔式埋孔之孔径公差或设在±0.1mm为基准。基本上微孔可允许和Target Pad、Capture Pad相切，但不允许出现破盘状况。
另在结构完整性要求部分，结构完整性要求必需在Thermal stress(热应力)试验后进行确认，而热应力的试验方法若要求更为缜密，可以先经过至少5次热应力处理后再进行结构完整性之金相切片进行确认。
垂直切片必须检查最少3个孔。金相切片之观察方法，必须要求于100倍(±5％)的放大条件下进行，在进行材料评判需在200倍(±5％)放大进行检视，镀层之厚度若小于1um，则不能采行金相切片方法进行检测。
HDI PCB的镀层完整性需检视金属镀层必须无裂纹、分离或空洞、污染物等现象；微孔的底部与Target Pad间不允许未除尽之胶渣、杂质。介质完整性部分，需在经过反覆测试后，无剥离/ 气泡/ 分层或软化现象产生，才能达到要求标准。
微孔标准提高 确保HDI PCB品质
微孔外观部分，需针对微孔直径满足其要求，微孔形貌需针对顶部的电镀前直径、微孔底部电镀前直径检视，不能有封口现象。埋孔塞孔的要求部分，埋孔不能产生可见之空洞，凹/ 凸现象等，均不能影响原有合约之介质厚度要求。
在HDI PCB最重要的电气性能检测部分，电路在线间线间之绝缘性可透过电阻值确认，线间之电阻值需大于10MΩ，测试所用之电压需能供应足够电流、亦不可引发线路间的间飞弧，进行测试的最小检测电压需≥40V。在介质耐电压部分可以在要求耐压1000VDC、导体间需没有出现闪光/ 火花或电流凿击现象。
对于HDI PCB的使用环境要求部分，基本上可在进行湿度、温度与绝缘电阻试验进行验证，可将HDI PCB检测板经过潮湿与热源加压环境后，再进行绝缘电阻检测，绝缘电阻需达到≥ 500MΩ。Thermal shock(热冲击)试验部分可将测试环境设在－55～＋125℃温度循环，HDI PCB测试样片之电气性能需能满足设计需求，测试电路样片需在进行测试前后之导体电阻变化≤10％变异量才能满足要求。
另HDI PCB除上述测试项目，一般也会列入如附着力测试，主要是针对制作过程的金属/ 介质/ 油墨等附着能力检测，另也必须针对PCB常规之抗振动(Vibration)、机械冲击、有机污染(Organic contamination)、抗菌(Fungus resistance)等要求进行测试确认。