埋嵌元件PCB的技術(shù)（三）

7 標(biāo)準(zhǔn)化WG中無(wú)源元件嵌入的課題

圖15表示了無(wú)源元件嵌入構(gòu)造的三種代表性形態(tài)。這種形態(tài)已經(jīng)有10年左右的實(shí)用化，其優(yōu)點(diǎn)是可以使用特性保證的元件，可以使用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行制造。

另一方面，對(duì)PCB的市場(chǎng)要求是“更薄”.特別是模組元件中“低背化”是重要的關(guān)鍵詞。因此第一要求嵌入元件特別是無(wú)源元件芯片的低背化。由于元件制造商的開(kāi)發(fā)努力，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)0.15 mm厚度（1005尺寸，0603尺寸）的薄型化。另外PCB本身也要求成品板厚的薄型化，但是由于為了實(shí)現(xiàn)高集成度的線路，不得不增加厚度，因此希望使用更薄的內(nèi)層芯板，部分嵌入銅（Cu）箔的0.05 mm左右的內(nèi)層芯板也已經(jīng)實(shí)用化。在表面安裝時(shí)的再流焊工程或者基板制造工程中存在處理困難的擔(dān)心。根據(jù)這種狀況，近年來(lái)采用圖15（b）所示的導(dǎo)通孔連接方式。這種方法是在內(nèi)層上安裝的元件電極上進(jìn)行直接線路板的導(dǎo)通孔連接的方式（有源元件情況下面朝上）。采用這種方式，元件安裝只有安裝（Mount）工程，與再流焊方式比較，簡(jiǎn)化嵌入工藝的同時(shí)降低了成本，然而為了實(shí)現(xiàn)這種方式正在提出若干技術(shù)課題。EPADS研究會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)化WG中正在進(jìn)行討論。

第一是確保導(dǎo)通孔與元件外部電極的位置精度，它的影響因素如下。

（1）外部電極尺寸。目前的0603尺寸通用品中外部電極幅度為0.10 mm ~ 0.15 mm左右。一般PCB中激光導(dǎo)通孔內(nèi)層焊盤(pán)徑為φ0.20 mm左右。這樣導(dǎo)通孔的一部分有可能偏離電極。

（2）元件安裝精度?，F(xiàn)在的安裝機(jī)中一般安裝精度為±0.05 mm程度?？紤]到元件尺寸，咋一看數(shù)值較大，但是在表面安裝中利用焊料的自動(dòng)調(diào)準(zhǔn)（Selfalignment）效果可以確保再流焊以后的元件位置精度。但是安裝采用導(dǎo)通孔連接方式的元件時(shí)使用樹(shù)脂系粘結(jié)劑，這時(shí)不能期望有自動(dòng)調(diào)準(zhǔn)效果。

（3）激光導(dǎo)通孔的調(diào)準(zhǔn)（Alignment）。一般的激光導(dǎo)通孔加工時(shí)，以事前形成的線路層的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記（Alinment Mark）為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。內(nèi)層與元件的位置精度不能保證時(shí)，就會(huì)引起元件與導(dǎo)通孔的位置偏離。

第二是元件端子電極的鍍層。通用元件的電極最外層一般是鍍錫（Sn）層。由于激光導(dǎo)通孔進(jìn)行鍍銅（Cu）層連接，因此元件電極也希望是鍍銅層。這時(shí)要經(jīng)過(guò)PCB的去沾污和化學(xué)鍍銅工程，因此必須形成經(jīng)得起這些工程的保護(hù)膜。

第三是元件高度的波動(dòng)度。元件高度的波動(dòng)度即成為導(dǎo)通孔深度的波動(dòng)度。希望從激光加工和鍍層兩方面進(jìn)行導(dǎo)通孔深度的統(tǒng)一。

導(dǎo)通孔連接方式中，這些因素還會(huì)相互影響和重疊，希望以PCB制造商，元件制造商和安裝機(jī)制造商為主的關(guān)系者作為開(kāi)發(fā)的共同目標(biāo)。

如圖15（C）所示，PCB內(nèi)層上制造進(jìn)入元件的構(gòu)造于1990年代后期進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，現(xiàn)在已有許多開(kāi)發(fā)例，還沒(méi)有適用的實(shí)用品事例。然而它對(duì)于PCB的薄板化極為有利，期待著它的實(shí)現(xiàn)。為此實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的元件特性是第一的，希望同時(shí)進(jìn)行材料研究和工藝技術(shù)的確認(rèn)。

8 結(jié)語(yǔ)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，將會(huì)迎來(lái)元件嵌入PCB正式實(shí)用化的時(shí)期，今后將會(huì)迅速發(fā)展，為此嵌入元件的規(guī)格化或者評(píng)價(jià)方法等的標(biāo)準(zhǔn)必須緊緊跟上。新的嵌入技術(shù)的開(kāi)發(fā)將會(huì)層出不窮，數(shù)年以后元件嵌入基板將會(huì)克服各種課題，成為通用的安裝技術(shù)而固定下來(lái)。

關(guān)于元件嵌入PCB的可靠性評(píng)價(jià)本文只是介紹了制造上的技術(shù)課題，此外還有CAD設(shè)計(jì)上的相應(yīng)課題或者包括元件檢查在內(nèi)的最終檢查技術(shù)，PCB制造商與用戶之間的品質(zhì)保證契約上的課題等。（作者：蔡積慶）