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干貨分享 | HDI板激光盲孔為何總是開路？

干貨分享 | HDI板激光盲孔為何總是開路？

原創(chuàng)
2025-03-21 17:00:00
技術(shù)文章
作者： SGS_SEMI
訪問次數(shù)： 409
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問題聚焦
高密度互聯(lián)（HDI）板的激光盲孔技術(shù)是5G、AI芯片的關(guān)鍵工藝，但孔底開路失效卻讓無數(shù)工程師頭疼！SGS微電子實(shí)驗(yàn)室憑借在失效分析領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一些失效分析經(jīng)典案例，旨在為工程師提供更優(yōu)質(zhì)、更全面的建議，助力解決這些棘手問題。那么，孔底開路失效究竟是由材料問題、工藝缺陷、過程失控還是設(shè)計(jì)漏洞引起的呢？

失效根源深度拆解

1. 材料“隱形殺手”

  • 基材樹脂與銅箔熱膨脹系數(shù)（CTE）不匹配→在多次高低溫循環(huán)下，孔底微裂紋逐漸形成并加劇
  • 激光燒蝕殘留碳化層→銅箔和電鍍層絕緣碳化物質(zhì)，導(dǎo)電性斷崖式下降


激光盲孔底部裂紋
激光盲孔底部裂紋

采用拔孔技術(shù)，盲孔底部有碳化物
采用拔孔技術(shù)，盲孔底部有碳化物

 

2. 工藝參數(shù)“致命陷阱”

  • 能量過高：孔底玻璃纖維過度暴露→銅層附著力崩塌
  • 脈沖頻率失調(diào)：懸銅過大，錐形孔壁→空口變小，氣泡不容易排出，電鍍液難以交換

激光參數(shù)異常導(dǎo)致孔型異常
激光參數(shù)異常導(dǎo)致孔型異常


3. 設(shè)計(jì)反常識(shí)誤區(qū)

  • 盲孔堆疊層間錯(cuò)位≥50μm→應(yīng)力集中斷裂
  • 孔徑比(AR＞0.8)→深度能力下降，電鍍空洞率飆升300%


4. 過程控制缺失

  • 流程設(shè)計(jì)不合理底部銅厚偏薄→銅層擊穿，電鍍藥液難以排出
  • 設(shè)備帶病工作馬達(dá)震動(dòng)頻率偏低→無法消除氣泡，阻礙鍍銅和鍍錫


電鍍氣泡導(dǎo)致鍍錫不良
電鍍氣泡導(dǎo)致鍍錫不良

 

實(shí)戰(zhàn)解決方案

1. 材料選型鐵律
選擇Tg＞170℃、CTE＜3.5ppm/℃的高頻板材，搭配低粗，糙度RTF/HVLP銅箔(Rz≤5μm)，減少高頻損耗

2. 激光工藝黃金參數(shù)
紫外激光（波長(zhǎng)355nm）+能量密度3.5-4.2J/cm² +多脈沖，漸進(jìn)燒蝕  ，塑造良好孔型

3. DFM設(shè)計(jì)規(guī)范
盲孔直徑≤150μm，深徑比≤0.8，相鄰孔中心距≥3倍孔徑，盲孔堆疊≤3階，增強(qiáng)可制造性

4. 孔金屬化監(jiān)控
盲孔底銅厚度＞6μm，定期檢測(cè)電鍍?cè)O(shè)備及電鍍藥水穩(wěn)定，保證制程穩(wěn)定

5. 可靠性測(cè)試
采用熱循環(huán)測(cè)試、熱沖擊測(cè)試、互連應(yīng)力測(cè)試、插入損耗測(cè)試等驗(yàn)證盲孔開路及材料組合的潛在風(fēng)險(xiǎn)

熱沖擊測(cè)試電阻變化率
熱沖擊測(cè)試電阻變化率


失效分析黑科技

  • 3D X-Ray斷層掃描：清晰觀察失效位置，精準(zhǔn)無損定位微裂紋

3D X-Ray掃描成像示意圖
3D X-Ray掃描成像示意圖

 

  • FIB-SEM聯(lián)用：納米級(jí)截面診斷，確認(rèn)失效模式

掃描電鏡工作原理圖
掃描電鏡工作原理圖

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