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干货分享 | HDI板激光盲孔为何总是开路?

干货分享 | HDI板激光盲孔为何总是开路?

原创
2025-03-21 17:00:00
技术文章
作者: SGS_SEMI
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问题聚焦
高密度互联(HDI)板的激光盲孔技术是5G、AI芯片的关键工艺,但孔底开路失效却让无数工程师头疼!SGS微电子实验室凭借在失效分析领域的丰富经验,总结了一些失效分析经典案例,旨在为工程师提供更优质、更全面的建议,助力解决这些棘手问题。那么,孔底开路失效究竟是由材料问题、工艺缺陷、过程失控还是设计漏洞引起的呢?

失效根源深度拆解

1. 材料“隐形杀手”

  • 基材树脂与铜箔热膨胀系数(CTE)不匹配→在多次高低温循环下,孔底微裂纹逐渐形成并加剧
  • 激光烧蚀残留碳化层→铜箔和电镀层绝缘碳化物质,导电性断崖式下降


激光盲孔底部裂纹

激光盲孔底部裂纹

采用拔孔技术,盲孔底部有碳化物
采用拔孔技术,盲孔底部有碳化物

 

2. 工艺参数“致命陷阱”

  • 能量过高:孔底玻璃纤维过度暴露→铜层附着力崩塌
  • 脉冲频率失调:悬铜过大,锥形孔壁→空口变小,气泡不容易排出,电镀液难以交换

激光参数异常导致孔型异常
激光参数异常导致孔型异常


3. 设计反常识误区

  • 盲孔堆叠层间错位≥50μm→应力集中断裂
  • 孔径比(AR>0.8)→深度能力下降,电镀空洞率飙升300%


4. 过程控制缺失

  • 流程设计不合理底部铜厚偏薄→铜层击穿,电镀药液难以排出
  • 设备带病工作马达震动频率偏低→无法消除气泡,阻碍镀铜和镀锡


电镀气泡导致镀锡不良

电镀气泡导致镀锡不良

 

实战解决方案

1. 材料选型铁律
选择Tg>170℃、CTE<3.5ppm/℃的高频板材,搭配低粗,糙度RTF/HVLP铜箔(Rz≤5μm),减少高频损耗


2. 激光工艺黄金参数
紫外激光(波长355nm)+能量密度3.5-4.2J/cm² +多脉冲,渐进烧蚀  ,塑造良好孔型


3. DFM设计规范
盲孔直径≤150μm,深径比≤0.8,相邻孔中心距≥3倍孔径,盲孔堆叠≤3阶,增强可制造性


4. 孔金属化监控
盲孔底铜厚度>6μm,定期检测电镀设备及电镀药水稳定,保证制程稳定


5. 可靠性测试
采用热循环测试、热冲击测试、互连应力测试、插入损耗测试等验证盲孔开路及材料组合的潜在风险

热冲击测试电阻变化率
热冲击测试电阻变化率


失效分析黑科技

  • 3D X-Ray断层扫描:清晰观察失效位置,精准无损定位微裂纹

3D X-Ray扫描成像示意图
3D X-Ray扫描成像示意图

 

  • FIB-SEM联用:纳米级截面诊断,确认失效模式

扫描电镜工作原理图
扫描电镜工作原理图

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