2.3垫内导孔(Via-in-Pad) 之运用
传统多层板互连用的通孔、孔环,与表面焊接所用的方型焊垫等,都是各别分开布局设置的。但若将介质层减薄孔径缩小到“微孔”时,则可将其安置在方形焊垫之内,甚至将其盲孔填塞后还可被焊垫所覆盖(Via in Pad, or VIP),在未牺牲焊锡性下可使二者合而为一,于是板面的布线能力也得以进一步增强。此等“微导孔 Microvia”观念之运用促成了HDI的大幅进步。下图5左侧为传统SM焊垫与互连所扇出的线路及通孔之观念,而右侧即为微导孔与SM焊垫合而为一的新观念。
图5.传统布线HDI布线的比较,左图为传统焊垫与扇出互连之布线情形。右为垫内有孔之HDI布局情形。
上述微导孔与焊垫合并的做法也可用于BGA的布局,惠普公司的Clinton Chao博士曾推出一种针对密装BGA布局布线的经验模式,可用以事先决定线宽与微孔径以及布线能力。此时硅芯片封装品之密度,反而成为影响载板布线最重要的参数了。
L=线宽 S=线距
Dr=含微孔之球垫直径 Db=打线垫宽
G=I/O 脚距(指 SMT引脚焊垫之脚距) n=I/O 数
三.微孔成本
目前微孔的成孔方式有1.感光成孔(Photo Via);2.电桨蚀孔(Plasma Via);3.雷射烧孔(Laser Via)等。前二者属瞬间同时大量成孔之快速方法,故当孔数越多时越为有利。至于雷射烧孔法(以二氧化碳为主),则需逐一烧掉无铜处之板材而成孔,故成本上较不经济。不过由数年来量产经验看来,二氧化碳雷射之成孔法,其后续组装质量方面似已优于前二者,加上二氧化碳雷射钻孔机不断的改善,与多种品牌的彼此竞争,已使得雷射微孔之成本得以降低。
Motorola公司在佛罗里达的行动电话部门,曾在1997年中推出了二十多种不同设计的传统“压合盲孔”板(指事先做好有通孔的双面板,再压合成为有盲孔的多层板),分别送往欧、美、及亚洲等地,所选出的十家对HDI已有尝试的PCB公司,去做非机钻成孔方式的打样与评估。同时也要求各厂对传统六层板与HDI盲孔板,就成本方面进行比较,并要求提供量产前热身“练兵”(Learning Curve)所需的时限。下表1即为打样中所选四种多层板的报价比较。其情况分别为:
- “编号 1”是原来传统六层板,共有800个机钻通孔,板面大小为4.33" ╳2.01",每边并有半吋宽的折断边(Breakaway Tabs),以方便各种制程中的持取动作。
- “编号 2”系HDI之“1-2-1”(亦可采2+1+1方式表达)增层法四层板,有200个机钻导孔及1100个非机微导孔,板面大小与编号1者相同,布孔密度达126孔/吋2。
- “编号 3”功能与编号1 相同,但HDI之板面却缩小了40%,只有2.58"╳2.01",布孔密度达212孔/吋2,外围仍有半吋宽的折断边。
- “编号 4”为传统“压合盲孔”多层板,其功能及面积与“编号 3”四层板相同,故布局要增加到八层才行。