這些早期的早期激光直接成像(LDI)模型能完美地滿足這些生產(chǎn)商的需求—節(jié)省時(shí)間和掩膜成本,同時(shí)提供高度靈活性和高精確性。批量生產(chǎn)的生產(chǎn)商沒(méi)有采用LDI技術(shù),主要是因?yàn)槟菚r(shí)的LDI系統(tǒng)還太慢、調(diào)節(jié)移動(dòng)的運(yùn)行成本太高。但是最新的技術(shù)發(fā)展,卻改變了局面。在今天,越來(lái)越多的批量生產(chǎn)的生產(chǎn)商使用LDI來(lái)進(jìn)行成像解決。
簡(jiǎn) 介
毫無(wú)疑問(wèn),早期激光直接成像(LDI)技術(shù)的采用者通常是那些需要快速精確制樣的周期快、原型樣機(jī)(Prototype)或大容量生產(chǎn)商。
這些早期的早期激光直接成像(LDI)模型能完美地滿足這些生產(chǎn)商的需求—節(jié)省時(shí)間和掩膜成本,同時(shí)提供高度靈活性和高精確性。批量生產(chǎn)的生產(chǎn)商沒(méi)有采用LDI技術(shù),主要是因?yàn)槟菚r(shí)的LDI系統(tǒng)還太慢、調(diào)節(jié)移動(dòng)的運(yùn)行成本太高。但是最新的技術(shù)發(fā)展,卻改變了局面。在今天,越來(lái)越多的批量生產(chǎn)的生產(chǎn)商使用LDI來(lái)進(jìn)行成像解決。
用于HDI批量生產(chǎn)的成像要求
為了達(dá)到HDI批量生產(chǎn)的要求,成像方法應(yīng):
1.在達(dá)到低缺陷率和高產(chǎn)量的同時(shí),能夠達(dá)到HDI常規(guī)的高精確性運(yùn)行的穩(wěn)定生產(chǎn)。例如:
*高級(jí)手機(jī)板,CSP節(jié)距小于0.5mm(連接[盤之間帶或不帶導(dǎo)線]
*板結(jié)構(gòu)為3+n+3,每個(gè)面上有三個(gè)疊加導(dǎo)通孔(stacked via)
*帶疊加導(dǎo)通孔的6到8層無(wú)鐵心印制板
在成像方面,此類設(shè)計(jì)要求環(huán)寬小于75μm,在有些情況下環(huán)寬甚至小于50μm。由于對(duì)位問(wèn)題,這些不可避免地導(dǎo)致了低產(chǎn)量。另外,受微型化的驅(qū)動(dòng),線路和間距越來(lái)越細(xì)—滿足這個(gè)挑戰(zhàn)就要求改變傳統(tǒng)成像方法。這可以通過(guò)減少面板尺寸,或通過(guò)使用快門曝光機(jī)用幾個(gè)步驟(四個(gè)或六個(gè))進(jìn)行面板成像。這兩種方法都是通過(guò)減少材料變形的影響來(lái)得到更好的對(duì)位。改變面板尺寸導(dǎo)致了材料的高費(fèi)用,使用快門曝光機(jī)導(dǎo)致了每天的低產(chǎn)量。這兩種方法都不能完全解決材料變形和減少照相版相關(guān)的缺陷,這包括印制批次/批量時(shí)照相版的實(shí)際變形。
2.通過(guò)每天印制要求數(shù)量的面板,達(dá)到要求的產(chǎn)量。如先前所述,要求的產(chǎn)量的相關(guān)數(shù)量應(yīng)考慮到精確度要求中。要達(dá)到要求的產(chǎn)量,需要借助自動(dòng)控制來(lái)得到高產(chǎn)出率。
3.低成本運(yùn)作。這是對(duì)任何批量生產(chǎn)廠家的主要要求。早期的LDI模式或是要求把傳統(tǒng)使用的干膜換成更敏感的干膜,從而達(dá)到更快的成像速度;或是根據(jù)LDI模式用到的光源,把干膜換成不同的波段。在所有這些情況下,新的干膜通常都會(huì)比廠家使用的傳統(tǒng)干膜要貴。
4.與現(xiàn)有的工藝和生產(chǎn)方法兼容。批量生產(chǎn)的工藝和方法通常都被小心的規(guī)定,從而來(lái)符合批量生產(chǎn)的要求。對(duì)任何新成像方法的引進(jìn)對(duì)現(xiàn)有的方法的變化都應(yīng)該是最小。這包括對(duì)所用的干膜變化最小、有能力進(jìn)行阻焊膜各層的曝光、批量生產(chǎn)要求的可溯源功能,和更多。
最新的LDI技術(shù)發(fā)展解決了批量生產(chǎn)的需要條件
最新的LDI發(fā)展克服了早期LDI技術(shù)的限制,并對(duì)批量生產(chǎn)的要求提供的實(shí)際的解決方法。
1. 精確度—LDI被證實(shí)比使用現(xiàn)有的快門曝光機(jī)所能達(dá)到精度要高許多。隨著新的設(shè)計(jì)和積層技術(shù)從研發(fā)階段進(jìn)入批量生產(chǎn),這要求有更高精度的成像方法。圖1顯示了從非常復(fù)雜的設(shè)計(jì)到批量生產(chǎn)的變動(dòng)。使用快門曝光機(jī)時(shí),使得曝光一塊面板要多個(gè)步驟完成。
在這些情況下的LDI的優(yōu)點(diǎn)是能夠一步完成大塊面板上精密對(duì)位的成像,而不用把時(shí)間浪費(fèi)在多個(gè)步驟上。以下金相切片的照片把用快門曝光機(jī)得到的結(jié)果(圖1)與使用LDI得到的精確結(jié)果(圖2)做了比較。
2. 產(chǎn)出量—電子產(chǎn)品最新技術(shù)發(fā)展伴隨著激光電源的改進(jìn)(從4W到8W)現(xiàn)在可以使LDI滿足HDI生產(chǎn)的高產(chǎn)出量要求。激光電源的加倍是PCB生產(chǎn)商能夠得到高成像產(chǎn)出量,同時(shí)又可以繼續(xù)使用其傳統(tǒng)的干膜。表1顯示了一廠家用8W激光的LDI得到的日產(chǎn)量(22小時(shí)生產(chǎn))和同廠家使用4W激光的LDI得到的產(chǎn)量比較,能量設(shè)置不同(15 mj/cm2, 30 mj/cm2, 45 mj/cm2, and 60 mj/cm2),最小形體尺寸為50 μm。
使用8W激光能夠達(dá)到的產(chǎn)出量改進(jìn)在50%到80%,同時(shí)使用的是傳統(tǒng)的干墨,這對(duì)環(huán)寬小于75 μm有精密對(duì)位要求的高級(jí)HDI是極大的改進(jìn)。當(dāng)使用15 mj/cm2的LDI干膜、LDI機(jī)使用8W激光,產(chǎn)出量能達(dá)到3500印/天,同時(shí)能達(dá)到精密對(duì)位的高精確度要求,看到這些是很吃驚的。表2對(duì)使用8W激光的日產(chǎn)出量和4步驟(為了在高級(jí)HDI設(shè)計(jì)中達(dá)到要求的精確度所使用的)快門曝光機(jī)的日產(chǎn)出量比較。該表顯示,在一些情況下,對(duì)于一些精確度要求非常高的情況下,1臺(tái)8W激光的LDI機(jī)可以超過(guò)1套2臺(tái)快門曝光機(jī)的日產(chǎn)出量!表2中的快門曝光機(jī)產(chǎn)出量計(jì)算為[4 * (定位時(shí)間 + 曝光時(shí)間) +操作時(shí)間]。定位時(shí)間=10秒,曝光時(shí)間=3秒,操作時(shí)間=6秒。
自動(dòng)控制 —很明顯自動(dòng)控制是用于批量生產(chǎn)的任何成像方法的基本要求和達(dá)到高產(chǎn)出量的必需條件。對(duì)自動(dòng)控制的要求,各個(gè)客戶在各方面的要求是不同的。
*Automation concept—stand alone or inline, with flipper or without; 自動(dòng)控制設(shè)備概念—獨(dú)立或分體,帶或不帶翻板機(jī);
*自動(dòng)控制設(shè)備供應(yīng)商—不同的PCB生產(chǎn)商想與他們各自的自動(dòng)控制設(shè)備供應(yīng)商合作,且:
*客戶的其他特定要求—機(jī)器尺寸限制、面板尺寸、面板厚度和更多。
為了滿足所有不同要求,界內(nèi)發(fā)展了用于LDI的自動(dòng)控制界面解決措施。世界各地的使用者已經(jīng)采用了LDI機(jī)的不同自動(dòng)控制措施。有兩中主要使用模式: 獨(dú)立式自動(dòng)控制設(shè)備 —連接一臺(tái)機(jī)器進(jìn)行拾起和放置的自動(dòng)控制設(shè)備
分體自動(dòng)控制 —連接兩臺(tái)機(jī)器進(jìn)行拾起和放置的自動(dòng)控制設(shè)備,兩機(jī)器中有一臺(tái)翻板機(jī),形成一面進(jìn)板、兩機(jī)中都進(jìn)行曝光、一面出板的曝光單元。
3. 低成本運(yùn)作 —最新的雙激光電源(8W)的技術(shù)不僅能夠進(jìn)行更高的出品量同時(shí)也能夠使用低敏感性的干膜、實(shí)際上生產(chǎn)商能夠使用他們現(xiàn)有的低成本干膜。沒(méi)有必要把干膜換成更快更貴的LDI干膜。繼續(xù)使用現(xiàn)在工藝中所用的干膜,同時(shí)能維持相同的產(chǎn)出量,在一些情況下和其他如快門曝光機(jī)等其他成像方法相比甚至能改進(jìn)產(chǎn)出量,這對(duì)HDI批量生產(chǎn)所用的LDI系統(tǒng)是一個(gè)大的突破。
4. 和現(xiàn)有的工藝兼容 --- 把LDI技術(shù)引進(jìn)到批量生產(chǎn)中,廠家通常感到很困難很麻煩。最新的LDI技術(shù)為那些正在考慮把LDI引進(jìn)到生產(chǎn)中的生產(chǎn)商解決了一些常見(jiàn)問(wèn)題:
"我必須把我現(xiàn)在用的干膜換掉嗎?" -- 355 nm工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)波段的8W激光技術(shù)的發(fā)展使供應(yīng)商能夠繼續(xù)使用現(xiàn)有的干膜,同時(shí)又能達(dá)到要求的日產(chǎn)出量。
" LDI的動(dòng)態(tài)比例縮放功能對(duì)外層圖形是很好的,但這會(huì)對(duì)阻焊膜的曝光造成更多的問(wèn)題嗎?" —為了解決這個(gè)要求,使用到幾種措施:
*用LDI曝光的阻焊膜 —這是這個(gè)問(wèn)題的最終解決方法。主要的的阻焊膜廠商,如太陽(yáng)油墨、Tamura、Huntsman、SUN Chemical 都開(kāi)發(fā)了快速LDI阻焊劑,敏感范圍從40到70 mj/cm2,特別是在HDI的應(yīng)用上。
*不同的比例縮放模式 —在一些不適用新開(kāi)發(fā)的LDI組焊劑的時(shí)候、或?qū)π陆M焊劑還需要時(shí)間來(lái)驗(yàn)證時(shí),開(kāi)發(fā)的先進(jìn)LDI比例縮放模式使LDI機(jī)的操作者能夠把動(dòng)態(tài)縮放限定為分段縮放組,這樣造成每批中只有幾組面板。在該工藝的后期,很容易生成照相版(膜)來(lái)對(duì)每組進(jìn)行曝光,因?yàn)橐呀?jīng)知道用LDI生成每組的比例因子并已經(jīng)在外層圖形曝光的過(guò)程中印在了面板上。
"對(duì)批量生產(chǎn),可溯源性工具是必要的。LDI能否支持這一要求?" —LDI的最新技術(shù)包括特殊的工具來(lái)支持批量生產(chǎn)。LDI的數(shù)字打印有特殊的功能,而這些功能使用照相版是不可能得到的。每個(gè)面板的成像方法使不需要用一個(gè)"底片"覆蓋一個(gè)批次/批量中的所有面板,這給了LDI特殊的個(gè)性化功能:
*系列號(hào)印記—這一功能可以使每個(gè)面板和或面轉(zhuǎn)134頁(yè)接132頁(yè)板上的每個(gè)PCB打印一個(gè)動(dòng)態(tài)系列號(hào)
*日期記—這一功能可以打印印板的實(shí)際日期。
*比例縮放印記:這一功能可以把印每塊板的實(shí)際比例因子打印上去(X比例因子和Y比例因子),用于在后期工藝中生產(chǎn)的需要。
總結(jié)
隨著對(duì)位要求越來(lái)越嚴(yán)格精密,這要求更換傳統(tǒng)的曝光方法。在LDI技術(shù)中的最新發(fā)展,如任務(wù) 批量生產(chǎn)上的所有要求都可以通過(guò)LDI達(dá)到,包括精確度、產(chǎn)出量、自動(dòng)控制和可溯源性。
不管是不是有人在想高額的購(gòu)置成本使得很難購(gòu)買這些設(shè)備用來(lái)進(jìn)行批量生產(chǎn),不斷壯大的HDI生產(chǎn)商隊(duì)伍現(xiàn)正使用LDI系統(tǒng)作為批量生產(chǎn)線的成像方法。理由很簡(jiǎn)單:這些生產(chǎn)商證實(shí)了LDI在一些較復(fù)雜的HDI板上至少把他們產(chǎn)量提高了百分之三,結(jié)果就是與其他新的成像技術(shù)相比,在1年內(nèi)就能收回投資。
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