埋嵌元件PCB的技術(shù)（三）

7 標準化WG中無源元件嵌入的課題

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

另一方面，對PCB的市場要求是“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源元件芯片的低背化。由于元件制造商的開發(fā)努力，已經(jīng)實現(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)實用化。在表面安裝時的再流焊工程或者基板制造工程中存在處理困難的擔心。根據(jù)這種狀況，近年來采用圖15(b)所示的導通孔連接方式。這種方法是在內(nèi)層上安裝的元件電極上進行直接線路板的導通孔連接的方式(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，簡化嵌入工藝的同時降低了成本，然而為了實現(xiàn)這種方式正在提出若干技術(shù)課題。EPADS研究會的標準化WG中正在進行討論。

第一是確保導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中激光導通孔內(nèi)層焊盤徑為φ0.20 mm左右。這樣導通孔的一部分有可能偏離電極。

(2)元件安裝精度。現(xiàn)在的安裝機中一般安裝精度為±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調(diào)準(Selfalignment)效果可以確保再流焊以后的元件位置精度。但是安裝采用導通孔連接方式的元件時使用樹脂系粘結(jié)劑，這時不能期望有自動調(diào)準效果。

(3)激光導通孔的調(diào)準(Alignment)。一般的激光導通孔加工時，以事前形成的線路層的對準標記(Alinment Mark)為基準進行加工。內(nèi)層與元件的位置精度不能保證時，就會引起元件與導通孔的位置偏離。

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。由于激光導通孔進行鍍銅(Cu)層連接，因此元件電極也希望是鍍銅層。這時要經(jīng)過PCB的去沾污和化學鍍銅工程，因此必須形成經(jīng)得起這些工程的保護膜。

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

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

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

8 結(jié)語

進入21世紀以來，將會迎來元件嵌入PCB正式實用化的時期，今后將會迅速發(fā)展，為此嵌入元件的規(guī)格化或者評價方法等的標準必須緊緊跟上。新的嵌入技術(shù)的開發(fā)將會層出不窮，數(shù)年以后元件嵌入基板將會克服各種課題，成為通用的安裝技術(shù)而固定下來。

關(guān)于元件嵌入PCB的可靠性評價本文只是介紹了制造上的技術(shù)課題，此外還有CAD設計上的相應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。