HDI驗證程序繁複 掌握細節提升產品品質

HDI PCB用量漸增，複雜度、多層結構已不同以往常規PCB製作難度。SHENZHEN FLYGOLD CIRCUIT CO.

隨著3C電子設備功能提升，HDI高密度互連技術製成之PCB用量越來越多，HDI電路板線路複雜、預設線寬／孔徑都比常規PCB精密，若無法在精度達到要求，也會導致終端產品耐用度、性能甚至功能失效問題…

HDI(High Density Interconnect)高密度互連技術已經是印刷電路板(Printed circuit board)相當成熟的進階技術之一，舉凡智慧手機、平板電腦、筆記型電腦都看得到HDI PCB的蹤影，使用高密度PCB的優點相當多，除了可讓終端產品體積大幅縮小、薄化外，搭配高度整合的晶片、緊湊型的機構設計，HDI PCB都可以達到縮小產品體積的關鍵效用。

HDI PCB優點多檢測繁複

雖說HDI PCB優點多多，但實際上HDI PCB也跟常規PCB一樣，必經PCB的蝕刻、打孔、疊積等繁複製程，透過這些繁複手法、又需要達到HDI要求的高密度線路、孔徑規格，成品的製作難度數倍於常規PCB外，製程精度更直接影響產品良率，因此HDI PCB製成品後端的品管檢測要點不僅重要，還可在料件進入SMT製程前挑揀出不良品，避免影響後續產品問題影響。

一般HDI PCB檢測其實也跟常規PCB使用方法近似，通常是用PCB檢驗標準針對HDI產品特性增加項目或加強精度確認，從HDI PCB的外觀、結構完整度、可靠性、功能性等各方面進行細部確認，不同的製造廠或是需求方的要求規格可能會與本文介紹略有出入，此處僅就常規HDI PCB檢測重點進行討論與分享。

高標準測試流程  確保載板特性滿足產品需求

有別於常規PCB檢測，HDI PCB勢必會在檢測項目範圍、標準要求更廣更精細，在檢測範圍一般會涵蓋如IPC-6016/6011/6012/4104針對性能規範、通用性規範、微孔材料規範等，搭配IPC-TM-650測試方法進行，尤其需針對積層材料、微孔、線寬等要求進行相關檢測確認。

HDI(High Density Interconnect)高密度互連也稱為BUM(Build-up Multilayer，或Build-up PCB)，從字面上的意義理解，即是積層法製成的多層PCB電路板，積層部分的互聯通常是採行微孔技術進行，所謂的微孔指的是接點密度≥130點/in²；佈線密度為117in(lin=2.54mm)/in²。

檢視HDI PCB結構，主要會由核心層(PCB用來作核心線路的PCB層；Core)、RCC(Resin Coated Copper)背膠銅箔、LDP(Laser Drillable Prepreg)雷射成孔半固化片、Build-up Layer(積層)疊積在核心層表面之高密互聯層，通常使用微孔技術、Microvias(微孔)孔徑≤0.15mm之埋孔／盲孔、Target Pad(微孔底部的對應Pad)、Capture Pad(微孔頂部對應Pad)、Buried Hole(埋孔)沒有延伸到PCB表面層的線路導通孔等所構成。

各種檢測程序當產生衝突時，一般會以PCB設計檔為優先，其次會分別以已簽發的HDI PCB採購合約或技術文件、HDI PCB檢驗標準、已簽發之常規PCB採購合約或技術文件為主。

HDI材料的基本要求

在材料要求方面，主要會針對板材、銅箔、尺寸要求、導線／孔徑公差、微孔孔位、結構完整性、電氣性能等要求進行檢視。在板材上，預設核心層材料為FR-4(Woven glass)，預設之積層材料若無特殊要求多為RCC。

若在產品性能要求優先時，積層材料亦可採行106(FR-4)、1080(FR-4)/LDP材料。銅箔部分包含如RCC銅箔與核心層板的銅箔，主要性能預設指標包含厚度(1/2 Oz、1/3Oz…)、抗張強度、延展率、材料硬度、耐折度、彈性係數、電阻係數、表面粗糙度Ra。在金屬鍍層部分對HDI微孔的鍍銅厚度要求性能指標微孔最薄處銅厚≥12.5um。

尺寸要求部分，HDI PCB需在尺寸精度量測特別要求，包含板材部分、導線部分、孔的尺寸等，量測需採行尺度特性在帶刻度≥30倍之放大系統進行精確檢驗。板材在厚度要求與公差部分，核心層厚度預設板材為FR-4之覆銅處理板材，厚度、公差要求可依循PCB檢驗標準處理。

在HDI PCB的積層厚度要求與公差部分，預設積層的介質多在65？80um之RCC材料，在HDI PCB進行壓合後處理之平均厚度≥40um，在最薄處需達到≥30um，其餘細節也可以參照PCB檢驗標準處理。

設置製程合理公差  在成本、良率、產速取得平衡

在HDI PCB孔徑公差部分，若是微孔會以微孔孔徑為金屬化前之直徑±0.025mm；機械鑽孔式埋孔之孔徑公差或設在±0.1mm為基準。基本上微孔可允許和Target Pad、Capture Pad相切，但不允許出現破盤狀況。

另在結構完整性要求部分，結構完整性要求必需在Thermal stress(熱應力)試驗後進行確認，而熱應力的試驗方法若要求更為縝密，可以先經過至少5次熱應力處理後再進行結構完整性之金相切片進行確認。

垂直切片必須檢查最少3個孔。金相切片之觀察方法，必須要求於100倍(±5％)的放大條件下進行，在進行材料評判需在200倍(±5％)放大進行檢視，鍍層之厚度若小於1um，則不能採行金相切片方法進行檢測。

HDI PCB的鍍層完整性需檢視金屬鍍層必須無裂紋、分離或空洞、污染物等現象；微孔的底部與Target Pad間不允許未除盡之膠渣、雜質。介質完整性部分，需在經過反覆測試後，無剝離／氣泡／分層或軟化現象產生，才能達到要求標準。

微孔標準提高  確保HDI PCB品質

微孔外觀部分，需針對微孔直徑滿足其要求，微孔形貌需針對頂部的電鍍前直徑、微孔底部電鍍前直徑檢視，不能有封口現象。埋孔塞孔的要求部分，埋孔不能產生可見之空洞，凹／凸現象等，均不能影響原有合約之介質厚度要求。

在HDI PCB最重要的電氣性能檢測部分，電路在線間線間之絕緣性可透過電阻值確認，線間之電阻值需大於10MΩ，測試所用之電壓需能供應足夠電流、亦不可引發線路間的間飛弧，進行測試的最小檢測電壓需≥40V。在介質耐電壓部分可以在要求耐壓1000VDC、導體間需沒有出現閃光／火花或電流鑿擊現象。

對於HDI PCB的使用環境要求部分，基本上可在進行濕度、溫度與絕緣電阻試驗進行驗證，可將HDI PCB檢測板經過潮濕與熱源加壓環境後，再進行絕緣電阻檢測，絕緣電阻需達到≥500MΩ。Thermal shock(熱衝擊)試驗部分可將測試環境設在－55？＋125℃溫度循環，HDI PCB測試樣片之電氣性能需能滿足設計需求，測試電路樣片需在進行測試前後之導體電阻變化≤10％變異量才能滿足要求。

另HDI PCB除上述測試項目，一般也會列入如附著力測試，主要是針對製作過程的金屬／介質／油墨等附著能力檢測，另也必須針對PCB常規之抗振動(Vibration)、機械衝擊、有機污染(Organic contamination)、抗菌(Fungus resistance)等要求進行測試確認。