白亞旭 尋瑞平 鐘君武 張雪松

（江門崇達(dá)電路技術(shù)有限公司，廣東 江門 529000）

0 前言

LED顯示屏是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，由幾萬到幾十萬個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管像素點(diǎn)均勻排列組成，利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素點(diǎn)，以顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕[1]。由于LED顯示屏是由一個(gè)個(gè)小的模塊拼接而成，因此可以克服LCD無法實(shí)現(xiàn)大面積屏幕的無縫拼接問題，實(shí)現(xiàn)無縫拼接的任意延展。

隨著社會(huì)信息化進(jìn)程的進(jìn)一步提高和發(fā)展，預(yù)計(jì)未來LED顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)愈加廣闊，其需求量會(huì)越來越大[2]。HDI板是LED顯示屏的重要零部件，可見LED顯示屏市場(chǎng)的繁榮必然也會(huì)帶來HDI產(chǎn)品需求的增加。根據(jù)LED顯示屏使用要求的不同，HDI板的結(jié)構(gòu)和性能也不盡相同，比如：P1.8 mm的顯示屏幕需要使用4層1階HDI板，P1.5 mm的顯示屏需要使用6層2階的HDI板，而P1.2 mm的顯示屏需要使用8層3階的HDI板。

應(yīng)用于高清晰LED顯示屏的HDI板，由于應(yīng)用領(lǐng)域的特殊性，其設(shè)計(jì)特點(diǎn)和生產(chǎn)管控要求與其他的HDI板有些不同。

本文針對(duì)此類HDI板在生產(chǎn)制作過程中遇到的問題，進(jìn)行了一些工藝技術(shù)和設(shè)計(jì)的優(yōu)化，以及針對(duì)特殊工序制定了一些關(guān)鍵的生產(chǎn)管控方案，以便能夠降低此類HDI板的報(bào)廢，提升產(chǎn)品良率，從而提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

1 高清晰LED顯示屏用HDI板制作難點(diǎn)分析

1.1 外層圖形設(shè)計(jì)特征

LED顯示屏是由一個(gè)個(gè)小的LED燈組模塊組成的，因此，就要求貼裝LED燈的HDI板正面制作成矩形陣列的小PAD，并且為了保證LED顯示屏的亮度統(tǒng)一，需要保證HDI板的正面顏色為啞黑色，用以吸收LED屏幕在工作時(shí)每個(gè)小的LED燈發(fā)出的多余的光線，從而保證LED顯示屏的顏色均勻。同時(shí)HDI板的背面需要貼裝多個(gè)IC芯板，用以在大的LED屏幕上形成色彩鮮艷的圖案和畫面。因此，此類HDI板的外觀設(shè)計(jì)（如圖1、圖2）。

圖1 LED顯示屏HDI板正面

圖2 LED顯示屏HDI板背面

1.2 外形公差和PAD到邊距離公差要求

為了保證組裝后的LED顯示屏不會(huì)出現(xiàn)明顯的拼接縫痕跡，其外形公差要求比普通的PCB板外形公差嚴(yán)格。例如：目前應(yīng)用最廣泛的高清晰LED顯示屏，其使用的PCB板外形公差管控為±0.05 mm，這也是目前PCB廠家可以正常加工的外形公差管控能力。除了要求外形公差外，貼裝LED燈的連接盤（PAD）到成型邊的距離要求管控為0.1 mm，最小要求為0.075 mm，PAD邊的距離和外形（如圖3）。

1.3 制作難點(diǎn)分析

針對(duì)此類板子的制作難點(diǎn)，本研究以6層2階的HDI板為例進(jìn)行說明，壓合疊構(gòu)（如圖4）。制作難點(diǎn)分析（見表1）。

圖3 LED顯示屏HDI板PAD邊距離和外形圖形

圖4 高清晰LED顯示屏HDI板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

2 高清晰LED顯示屏用HDI板制作難點(diǎn)分析

2.1 工藝設(shè)計(jì)

由于此類板子板子上單元內(nèi)沒有鍍通孔（外層鉆孔只是制作板邊圖形和阻焊的定位孔以及成型時(shí)的銷釘定位孔），只有內(nèi)層埋孔和外層的激光盲孔，在電鍍時(shí)只需要滿足客戶的盲孔和表銅厚度要求即可，主要生產(chǎn)流程均設(shè)計(jì)為負(fù)片。此外，為了減少板子在搬運(yùn)過程中產(chǎn)生銅面刮傷等報(bào)廢不良，控深鉆孔流程設(shè)計(jì)在阻焊、字符之后?；诋a(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及實(shí)際生產(chǎn)需要，確立如下工藝方案：

開料→內(nèi)層鉆孔→內(nèi)層板電→內(nèi)層鍍孔圖形→鍍孔電鍍→樹脂塞孔→陶瓷磨板→內(nèi)層圖形→內(nèi)層蝕刻→內(nèi)層AOI→棕化→壓合→LDD棕化→激光鉆孔→內(nèi)層沉銅→填孔電鍍→內(nèi)層圖形（2）→內(nèi)層蝕刻（2）→內(nèi)層AOI→棕化（2）→層壓（2）→LDD棕化→激光鉆孔（2）→外層鉆孔→退棕化→填孔電鍍→陶瓷磨板→外層圖形→外層蝕刻→外層AOI→絲印阻焊→絲印字符→控深鉆孔→表面處理→成型→電測(cè)試→FQA→FQC→包裝

在保證生產(chǎn)流程合理簡(jiǎn)單的情況下，此板也有幾個(gè)重要管控點(diǎn)，如管控不好將會(huì)嚴(yán)重影響此類的良率，主要包括：（1）壓合后板面品質(zhì)和LDD棕化的效果管控；（2）激光盲孔沉銅的品質(zhì)保證和盲孔的可靠性；（3）阻焊油墨顏色一致性管控；（4）外形公差和PAD到邊的距離公差管控；（5）成型后，板角PAD的保護(hù)；（6）包裝管控。

表1 高清晰LED顯示屏HDI板制作難點(diǎn)分析

2.2 重點(diǎn)管控項(xiàng)目

2.2.1 壓合工序管控

要求壓合后板面不能出現(xiàn)任何的凹痕和PP粉殘留，如果出現(xiàn)PP粉，會(huì)影響LDD棕化的效果，而導(dǎo)致該位置激光鉆孔無法鉆出來，而壓合凹痕會(huì)導(dǎo)致在制作外層線路產(chǎn)生開路報(bào)廢。壓合工序主要的不良缺陷及改善方案（見圖5）。

2.2.2 激光盲孔沉銅的品質(zhì)保證和盲孔的可靠性

此板激光盲孔的密集比普通的產(chǎn)品的密度大，針對(duì)節(jié)距1.2 mm的產(chǎn)品，激光盲孔的密度為150萬孔/m2，激光盲孔數(shù)量多。由于此板外層只有盲孔，沒有外層通孔，在做沉銅時(shí)，需要注意管控沉銅藥水的活性，保證盲孔內(nèi)部的沉銅效果。激光盲孔填孔主要的不良缺陷及改善方案（見圖6）。

2.2.3 阻焊油墨顏色一致性管控

由于高清LED屏幕是使用貼裝有LED燈珠后的多塊小板拼裝而成，為了保證屏幕顯示時(shí)顏色和色彩的均勻一致性，要求每批次出貨的PCB阻焊油墨顏色均勻一致。本研究根據(jù)自身設(shè)備和作業(yè)方法制定了一套管控阻焊油墨顏色一致性的方案，主要從阻焊前處理方式、阻焊油墨型號(hào)、油墨粘度、油墨厚度、絲印方式、絲印網(wǎng)版選擇、絲印刮膠等方面著手，具體管控方法如下：

（1）為了減少油墨型號(hào)不同產(chǎn)生的差異，針對(duì)LED板固定使用一種型號(hào)的啞黑色油墨。

（2）油墨開罐加入固化劑后先攪拌均勻，測(cè)試粘度后根據(jù)實(shí)測(cè)值添加開油水，粘度要求100～150 dpas調(diào)整合格后做好相關(guān)記錄。

圖5 LED顯示屏HDI板壓合工序管控要點(diǎn)

圖6 激光盲孔填孔工序管控要點(diǎn)

（3）絲印前必須清洗干凈刮刀，不可與其他油墨混用，同時(shí)需檢查刮刀平整度，無缺口、彎曲變形等異常。

（4）網(wǎng)版高度10～15 mm，與抬網(wǎng)速度、刮刀速度（230～280）搭配，不可粘網(wǎng)；使用43T網(wǎng)版生產(chǎn)，每張網(wǎng)版生產(chǎn)量不可超過1000 PNL（生產(chǎn)制板）；網(wǎng)版兩邊收刮油墨頻率為（30±5）PNL/次，防止網(wǎng)版邊緣油墨變干產(chǎn)生色差。

（5）油墨添加以少量多次為原則，每次添加不允許超過1 kg，添加時(shí)不允許加入下墨區(qū)。

（6）塞孔時(shí)從非燈面塞入，絲印時(shí)若雙面制作必須分開兩臺(tái)機(jī)絲印，燈面不允許放在釘床上絲印避免釘床壓傷（即先在第一臺(tái)機(jī)印非燈面，再在另一臺(tái)機(jī)架釘床印燈面，但釘床必須保證釘之間間距不超過6 cm以保證絲印均勻性），當(dāng)需按單面絲印則先印燈面制作。

（7）絲印油墨厚度必須均勻無聚油，油墨厚度管控35～45 μm（濕膜，基材上），每?jī)尚r(shí)測(cè)量一次并做好相關(guān)記錄，異常及時(shí)調(diào)整并追溯異常板返洗處理。

（8）曝光能量10～11格，燈面不允許底片印異常，非燈面允許輕微底片印。

2.2.4 外形公差和PAD到成型線公差的管控

目前PCB廠家可以正常加工的外形公差管控能力，±0.03 mm的外形公差傳統(tǒng)的機(jī)械銑機(jī)無法滿足要求。根據(jù)此板的特征，如果外形公差要求為±0.075 mm，成型時(shí)只能一塊一疊，并且需要銑板兩次，使用粗銑+精銑的方式；如果外形公差要求為±0.05 mm，則必須使用CCD光學(xué)銑機(jī)，并且也是需要銑板兩次。

2.2.5 成型后板角PAD的保護(hù)

此板沒有工藝邊設(shè)計(jì)，PAD距離板邊僅為0.15～0.2 mm，成型后極容易導(dǎo)致板角PAD被撞傷或是被撞掉，而待產(chǎn)品出貨到客戶端時(shí)，只要有1個(gè)PAD無法貼裝燈珠，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品報(bào)廢。除了員工操作的原因外，電測(cè)試的方法也是導(dǎo)致板角PAD損壞的主要原因。針對(duì)電測(cè)試保護(hù)PAD的方法優(yōu)化方法（見圖7）。

2.2.6 包裝管控

為防止成品板在運(yùn)輸中受損壞，需對(duì)包裝從以下方面進(jìn)行管控：

（1）成品板在包裝時(shí)，每片板中間墊一張白紙，每包板的上面和下面墊一塊墊木板，防止在運(yùn)輸中受到外力作用，造成板彎曲變形；

（2）每包板的上下8個(gè)角墊一個(gè)護(hù)角，并控制每包板的數(shù)量不超過25片；在裝入紙箱時(shí)，紙箱內(nèi)四周墊上珍珠棉泡沫保護(hù)；

（3）裝箱后，在運(yùn)輸中嚴(yán)格控制每一踏板上堆放的產(chǎn)品不超過6層。

2.3 生產(chǎn)報(bào)廢分析

跟進(jìn)此板的生產(chǎn)過程，收集各工序的報(bào)廢數(shù)據(jù)，整理得到如圖5所示結(jié)果。結(jié)果來看，此板前5大主要報(bào)廢缺陷均為生產(chǎn)操作類報(bào)廢：銅面刮傷、外層開路、撞斷線、蝕刻過度、內(nèi)層開路（次外層），占總體報(bào)廢的60%左右。可見此板的生產(chǎn)難點(diǎn)主要為生產(chǎn)操作類的作業(yè)規(guī)范，需要從工藝、設(shè)計(jì)端進(jìn)行優(yōu)化，從而降低現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)制作難度（如圖5）?？?、阻焊油墨顏色一致性的管控、成型尺寸公差及pad到邊公差的特殊管控以及包裝管控；

圖7 HDI板成型后板角PAD防撞傷電測(cè)試改善方案

（4）此類板主要報(bào)廢缺陷為生產(chǎn)操作引起

圖5 高清晰LED顯示屏HDI板生產(chǎn)報(bào)廢統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3 結(jié)論

通過分析，針對(duì)高清晰LED顯示屏用HDI板產(chǎn)品的主要技術(shù)難點(diǎn)和管控方案包括如下方面：

（1）此類HDI板TOP面設(shè)計(jì)為pad，節(jié)距越小，pad密度越大，制作難度越大；

（2）此類板負(fù)片流程的制作難度小于正片流程的制作難度，優(yōu)先選擇負(fù)片流程；

（3）此類板需要重點(diǎn)管控的項(xiàng)目包括：壓合管控、激光盲孔的鉆孔品質(zhì)和沉銅填孔的品質(zhì)管的，后續(xù)需要從工藝、設(shè)計(jì)端進(jìn)行優(yōu)化，從而降低現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)難度。