Karl Dietz曾在《Tech Talk》專欄中撰寫過多篇有關(guān)嵌入式電路的文章，尤其詳細(xì)介紹了齊平電路技術(shù)和嵌入式電路工藝。Karl在專欄文章中介紹了兩種用來生產(chǎn)齊平電路的工藝。

以Dimensional Imprint Technology, Inc.公司George Gregoire發(fā)明的工藝為基礎(chǔ)的Imprint技術(shù)。

以Samsung Electro-Mechanics集團(tuán)發(fā)明的工藝為基礎(chǔ)，研發(fā)出的電路轉(zhuǎn)移工藝。

這項(xiàng)工藝使用的并不是新技術(shù)，而是使用拋光后的不銹鋼作為導(dǎo)電載體。我在1971年首次接觸到這種電鍍后進(jìn)行處理的工藝。坐落在加州Westlake Village的PACTEL（太平洋電訊）公司，向行業(yè)展示了他們使用光致抗蝕劑和電鍍后的電路轉(zhuǎn)移工藝制造出的50微米級(jí)微通孔。但隨著盲孔激光鉆孔技術(shù)的不斷提高，Amkor和西門子公司研發(fā)出了新的應(yīng)用，使用這類激光技術(shù)可制造出電路凹槽和SMT焊盤上的凹槽。

齊平嵌入式電路

齊平嵌入式電路（圖1）的尺寸縮小到了75微米以下，與傳統(tǒng)減成法蝕刻PCB電路相比具備以下優(yōu)勢(shì)：

圖1:a)嵌入式導(dǎo)體與傳統(tǒng)銅箔蝕刻導(dǎo)體的對(duì)比圖;b)用激光劃線加工出的可進(jìn)行金屬化處理的導(dǎo)體/連接盤/通孔路(來源:The PCB Magazine)

由于導(dǎo)體三面都有附著力，電路的可靠性和性能均有所提高。

很多情況下都不需要用到阻焊層，因?yàn)闊o鉛焊膏不會(huì)在線路密集區(qū)域流動(dòng)或形成橋接。

超高速下的信號(hào)完整性得到提升。

在一些制造工藝當(dāng)中完全消除了光刻技術(shù)（有機(jī)金屬焊膏）。

可使用的絕緣材料種類更多了。

如圖2所示，嵌入式走線不會(huì)干擾組裝在其上方的元器件。

圖2：嵌入式電路可以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的電路，具有更高的組裝靈活性

工藝流程

轉(zhuǎn)移過程從涂有薄導(dǎo)電脫模劑的拋光金屬基板開始。接下來，在載體上涂覆光致抗蝕劑，并透過掩模（或DD成像）在UV光下曝光，形成電路圖形。一旦完成光致抗蝕劑的顯影，就將載體清潔干凈，然后將金屬電鍍到曝光后的圖像上。

鑒于后邊會(huì)將載體移除，電鍍的第一層金屬（通常是金或銀）會(huì)在加工完成后曝光，隨后鍍一層鎳作為金屬屏障，最后鍍一層銅作為導(dǎo)電金屬。完成電鍍后，后續(xù)的整平步驟可以形成平整的金屬層表面，可黏附到永久的介質(zhì)上；重復(fù)以上布置直至整個(gè)電路都連通。流程如圖3所示。

圖3：使用載體和電鍍光致抗蝕劑技術(shù)的電路轉(zhuǎn)移工藝

激光劃線工藝

正如我之前提到的，激光鉆孔是HDI制造不可分割的組成部分。幾家OEM都研發(fā)出了可以使用激光將走線和焊盤劃入表面材料的工藝（圖4）。在基板金屬化并針對(duì)特定位置完成電鍍后（鑲嵌填充），金屬會(huì)被閃蝕去除，即可形成齊平電路（圖5）。

圖4：在PCB表面完成燒蝕操作后，得到的走線、通孔和焊盤

圖5：圖4中的走線、通孔和焊盤現(xiàn)已完成了金屬化和電鍍處理

電解銅填充工藝

嵌入式凹槽的填充與填充表面凹槽有所不同，需要使用新一代鍍銅化學(xué)工藝。

水平加工法和縱向加工法

在整個(gè)工藝流程中，一定要熟練掌握的關(guān)鍵步驟之一就是凹槽的電化學(xué)沉積（ECD）或電鍍操作。因?yàn)槭菑碾婂兙A轉(zhuǎn)移到了電鍍面板，所以一些關(guān)鍵工藝技術(shù)規(guī)范要求還包括沉積均勻性、基板產(chǎn)量和沉積多層金屬層的靈活性。傳統(tǒng)PCB制造中使用的批量電鍍已不能滿足這些技術(shù)規(guī)范要求。

行業(yè)研發(fā)出新的面板電鍍工具（鋼架）被，用于滿足面板基板上高階封裝的需求。該工具采用一系列緊湊的加工槽設(shè)計(jì)，可一次處理單個(gè)面板，取代了批量加工的方式。在電鍍槽中垂直加工部件，可以在不需要使用較大占地面積的情況下就能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量，同時(shí)還能加工出高階封裝電鍍時(shí)所需的各種特征。有了大量的加工槽和經(jīng)過優(yōu)化的高架運(yùn)輸系統(tǒng)后，就可以靈活地處理不同的金屬，產(chǎn)量也可以達(dá)到每小時(shí)60塊面板。在運(yùn)輸和加工過程中，面板被固定在剛性支架中，最大限度地減少了面板翹曲引起的任何問題。

若想獲得完美的鍍銅表面，不僅僅需要用氧化鐵陽極替代可溶性陽極，還需要：

采用新型薄膜技術(shù)隔離不溶性陽極

測(cè)試并使用先進(jìn)的設(shè)備

了解產(chǎn)生缺陷的根本原因

了解基本槽設(shè)計(jì)的影響

剪切板攪動(dòng)

從大量溶液中沉積金屬，需要金屬離子在活性表面穿過流體動(dòng)力邊界層 。這個(gè)邊界層的有效厚度和均勻程度是影響沉積速率和沉積質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在面板電鍍工具的垂直加工槽中，可以直接應(yīng)用晶圓電鍍工具中使用的剪切板攪動(dòng)步驟。這種攪動(dòng)方式使用面板附近的往復(fù)式格柵在表面產(chǎn)生湍流，并將金屬離子和其他關(guān)鍵反應(yīng)物的傳輸效率提高至最大。

真空預(yù)潤濕

當(dāng)待電鍍部件具有深或大厚徑比特征時(shí)，在將其插入電鍍槽的過程中，氣泡可能會(huì)被困在通孔或凹槽中。這些氣泡通過表面張力固定在某些位置，阻礙電鍍?nèi)芤号c活性表面發(fā)生接觸，從而延遲甚至阻止這些位置的電鍍。消除氣泡最有效的方法是將部件置于真空環(huán)境下，并用脫氣、去離子水填充內(nèi)腔。在沒有空氣的情況下，水會(huì)充滿所有凹槽。這樣一來，當(dāng)部件被轉(zhuǎn)移到電鍍槽時(shí)，表面張力會(huì)排出其中的空氣。

案例

包括西門子、三星、WUS、UNIMICRON和AMKOR在內(nèi)的許多OEM、PCB制造商和OSAT已構(gòu)想并制造出了齊平嵌入式電路超HDI基板樣品（圖 6）。

圖6：標(biāo)準(zhǔn)mSAP精細(xì)走線電路與齊平嵌入式電路對(duì)比

WUS提供了更多實(shí)例。圖7和圖8展示了齊平嵌入工藝與傳統(tǒng)mSAP減成法工藝在加工外層或內(nèi)層1盎司或0.5盎司銅箔時(shí)的差異。很多時(shí)候，根據(jù)密度的不同，齊平嵌入式電路不需要用阻焊層來防止橋接。

圖7：3種不同齊平嵌入式電路應(yīng)用的說明（來源：WUS）

圖8：標(biāo)準(zhǔn)減成法工藝形成的高速O/L微帶與具有可選兩種銅層厚度的嵌入式微工藝對(duì)比。線寬和線距低至75μm/75μm/75μm(2.0/2.0/2.0mil)（來源：WUS-臺(tái)灣）

總結(jié)

如圖8所示，WUS的設(shè)計(jì)在 RF和高速數(shù)字電路應(yīng)用中展現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢(shì)，其中包括：

1.可靠性增強(qiáng)

a.金屬箔與介質(zhì)之間的附著力更強(qiáng)

b.BGA焊料球與銅焊盤的附著力增強(qiáng)

2.信號(hào)完整性有所改善（PIM）

a.走線橫截面接近矩形

b.銅表面光滑

c. 串?dāng)_最小

3.增加了其他應(yīng)用的可能性

a.可以根據(jù)功率或散熱等目的，選擇性加減銅層厚度

b.使用傳統(tǒng)化學(xué)技術(shù)使外層電路密度達(dá)到極高分辨率（2.0~3.0mil或50~75μm的線寬線距

c. 同時(shí)連接兩種材料（貼片天線）

編輯：黃飛