积层多层板的历史、特点和关键技术

文章来源：学习那些事

原文作者：前路漫漫

本文介绍了积层多层板的历史、特点和关键技术。

积层多层板的历史

积层多层板的制作方式是在绝缘基板或传统板件（双面板、多层板）表面交替制作绝缘层、导电层及层间连接孔，通过多次叠加形成所需层数的多层印制板。1967 年，R.L.Beadles 提出在绝缘树脂基底上逐层交替构建导电层的多层板制造工艺。20 世纪 90 年代初期，IBM 日本分公司的 Yasu 团队开发出一种新工艺：在芯板表面涂覆感光树脂，利用光致成孔技术形成导通互连的微孔，再通过加成法制作布线图形，由此造出高密度电路板。这类高密度电路板大量应用于 Thinkpad 系列笔记本电脑，并于 1991 年首次公开这项新技术，标志着印制电路板发展进入 BUM 时代。

欧美国家随后提出高密度互连（High Density Interconnect，HDI）概念并积极推进相关技术，实际上这两个术语所指代的技术内涵基本一致。1994 年，美国印制电路板行业成立了协作组织 —— 互连技术研究协会（ITRI），同年该组织还制定了关于高密度互连印制电路板开发的联合协作计划。

BUM 技术顺应了电子产品向轻薄短小方向发展的潮流，满足了新型封装技术（如 BGA、CSP、MCM、FCP 等）对高度集成化、I/O 数量快速增长及高密度芯片级组装的需求，因此得到迅速发展，主要应用于便携式电子产品（如笔记本电脑、移动电话、数码相机）以及高密度芯片级 / 多芯片封装基板。

有芯板和无芯板

BUM 板按结构可分为有芯板和无芯板两大类型。

（1）有芯板结构以经过表面或通孔处理的 PCB 内层板为基础，在其单面或双面逐层叠加 1-4 层乃至更多层数，最终形成高密度互连的多层板。

（2）无芯板结构则以半固化片为基底制作 BUM 板，例如采用任意层内导通孔（Any Layer Inner Via Hole，ALIVH）技术和嵌入凸块互连技术（Buried Bump Interconnection Technology，Bit）制作的 BUM 板均属于此类。

积层多层板关键技术

积层多层板与传统 PCB 制造工艺的核心差异体现在成孔方式上，其关键技术涵盖绝缘介质材料、成孔工艺、孔金属化处理、电镀及图形制备技术等。

1.绝缘介质材料

目前技术成熟且应用广泛的绝缘介质材料（工艺）主要有涂树脂铜箔（Resin Coated Copper，RCC）、热固化树脂（干膜或液态）、感光性树脂（干膜或液态）三类。后两类工艺多依赖加成法实现，对材料性能及配套技术要求更高。

积层板所用涂树脂铜箔由特殊处理的铜箔与半固化绝缘树脂构成：铜箔表面依次经粗化层、耐热层、防氧化层处理，粗化面涂布半固化绝缘树脂。铜箔厚度为 918μm，树脂层厚度为 60100μm。RCC 工艺采用减成法完成线路制作，兼容传统多层 PCB 生产流程，制成的 BUM 板可靠性优异。

2.成孔技术

成孔工艺包括光致成孔、等离子体成孔、激光成孔、喷砂成孔等类型。

光致成孔通过在芯板表面贴压或涂覆感光干膜、液态感光树脂形成绝缘层，经曝光、显影制作导通孔。其显著优势是整版同步加工，单次成孔效率高；但存在小孔显影易残留、导通孔直径难以做小的局限。

涂树脂铜箔常采用激光成孔工艺。部分特殊工艺如嵌入凸块互连技术无需单独成孔步骤。

3.孔金属化技术

孔金属化处理包含电镀法、导电胶塞孔法等实现路径。

4.电镀与图形制作

积层板电镀工艺分为含铜箔的全板电镀、图形电镀，以及无铜箔的全板电镀半加成法、全加成法。涂树脂铜箔多采用全板电镀，可获得均匀镀层。

1996 年问世的嵌入凸块互连技术无需电镀，直接以减除法制作布线图形。该技术所有层均采用积层法制作，通过在铜箔粗化面用导电性银膏形成凸块实现层间互连，属于独特的无芯板技术。其工艺过程为：将特制导电胶通过模板漏印至处理后的铜箔表面，烘干形成导电凸块；依次叠放半固化片与处理后的铜箔，经高温高压使导电凸块穿透熔融的半固化片，与另一侧铜箔实现导电互连；最后在两面铜箔制作导电图形形成双面板，以此类推制成多层板。其核心优势在于省去所有成孔与孔化电镀步骤，大幅简化 PCB 工艺流程并降低成本；技术难点在于层压温度控制及导电胶的特殊性能要求。该技术作为印制电路领域的重大革新，既简化生产流程、提升集成密度，又显著降低成本。

积层多层板的特点

积层多层板的核心特性主要体现在以下方面：

（1）具备更高的板面装配密度，能够持续适配技术快速迭代的需求。高密度互连（HDI）板发展初期，最小线宽与线距已降至 0.10mm/0.10mm 以下，微导通孔直径达 0.15mm；到 2018 年，线宽 / 线距为 0.075mm/0.075mm、微导通孔直径 0.10mm 的规格已实现规模化应用，而线宽 / 线距 0.05mm/0.05mm、微导通孔直径 0.075mm 的产品也进入批量生产阶段。

（2）在维持 BUM 板刚性与平整度的前提下，能够减少总层数并实现薄层化设计。得益于内层采用常规 PCB 工艺或含增强材料的半固化片制作，BUM 板可满足基本的刚性与平整度要求；外层采用积层技术制作的线路层，每层介质厚度小于 70μm 且布线密度高，从而实现总层数减少与整体减薄。

（3）制造成本显著降低。随着安装密度提升，导通孔直径已从 0.3mm 以下进一步缩小至 0.1mm 以下。传统多层板依赖机械数控钻孔，成本会随孔径缩小急剧攀升；而采用感光树脂或激光成孔技术制作导通孔，成本仅为机械钻孔的几十分之一甚至几百分之一。