HDI万事俱备，只欠塞孔──野田的全平塞孔制程一、楔子英语中知名的行业杂志CircuiTree，是一份有关PCB专业报导的月刊。

为补足其每期中对工程技术论述之不足，并希望在专业素养上有别于其它期刊起见，特以季刊方式，另外发行了一种“The Board Authority”（TBA）的工程专刊。

以电测为主题的第一册出版于1999年6月；而1999年9月之第二册则以HDI为骨干，穿插了许多制程与原物料之先进资料。

可惜台湾业者太忙或原文吸收能力欠佳，如此精采的全新技术文字数据，竟未在业界引起注意，殊为遗憾。

99“TBA”第二期与2000第一期（四月号），两次连载杜邦公司Ceferino Gonzalez先生所写的“Materials for SBU of HDI-Microvia Organic Substrates”长文。

在其第8页中曾以2/3版面的文字与图片报导一家日本代工厂Noda Screen Co., Ltd.液中曝光硬化的特效成就，而引起笔者的好奇。

今年三月笔者曾参加IPC Show中有关“塞孔技术”的专业规范座谈会，20多位老美专家中竟然只有1人听过野田的液中曝光，由此得知美国业界在此一尖端领域之落后。

碰巧今年6月参观JPCA Show时，经由“祥通电子公司”王淳忠副董的安排，竟有机会名古屋拜访向往已久的“野田Screen株式会社”，亲眼目睹野田塞孔技术之现场实做，置身世界之巅的现场取经，其如获至宝之莫名兴奋自是不可言喻。

二、为何塞孔塞孔其实并非何等新鲜事物，现行多层板也要求绿漆塞孔，以达电测时之抽紧贴牢，与防止喷锡中锡渣进孔的恶果。

笔者曾在"99微切片手册"之P.155，即以“干嘛要塞孔”为题，精选彩照13张并细说原因。

刮刀网印强迫油墨进孔听来似乎不难，然而每板几千孔全都要彻底填满塞实，硬化后之再削平；其不凹不陷不空不破者，正如笔者在本会刊第七期13页中所首创的短句“十秒跑百米谈何容易！”。

HDI板类的树脂塞孔原比绿漆塞孔更困难，尤其是高难度封装载板（Substrate）的逐孔完全塞实填平，甚至连微盲孔也照塞不误，其武功之高绝不可等闲视之。

一般HDI/BUM板类，多半是先做完一片有PTH的正统多层板（或双面板）当成核心（Core），然后再于两外表面进行雷射微盲孔（Microvia）互连与细线的增层（Build-up）。

目前大部份手机板均使用背胶铜箔（RCC）的外增做法。

当然一些大型系统用的High Layer Count高价板类，也可另采补强材（Re-inforced material）与铜皮做为增层，甚至其它新式介质类(Dielectrics)的增层也将兴起。

然而不管如何BU（Build Up增层），其核板中通孔之未能填实，与孔顶外增铜导体（得自化学铜与电镀铜）表面如酒涡般的凹陷，都将无法避免。

以下即为此种增层铜面的局部凹陷在可靠度（Reliability）方面可能隐藏的后患：1)若不幸座落于讯号线（Signal Line）中，将造成高速传输的不良，有损“讯号完整性”（Signal Integrity）的质量。

(2)若竟然更不幸出现在零件脚之焊垫或金线打线基地上，则当场挂彩或事后阵亡（指浮离），都会成为索赔与断交的根据，铁证如山欲赖无词。

(3)特性阻抗（Z0）的需求；传统多层板外所增层之讯号线中若出现酒涡（Dish Down）时，则其之Z0将因介质层厚度之剧烈变化而起伏不定，将造成讯号之不稳。

(4)一旦增层中之微盲孔恰好落在Core板通孔之正中央，或孔与环之地盘领域时，则该核板通孔必须先要塞满填平，才能续做「孔上垫」(pads on via)等板之面积之再生。

由于布线太多面积不足，已要求其内层核心板镀通孔板全数塞满填平，以增加布线或设垫的机会。

现行一般手机板对此尚未严格要求，然而一旦此种行动无线通讯再进入语音之外的其它通讯与连网时，则在高密度布线组装与高频传输的要求下，手机板规格中也将不允许“酒涡”的存在，届时高难度之塞孔将成为另一项不易克服的障碍。

三、简介野田创办人野田正纪先生，曾服务于以高难度PCB技术著称的日本顶尖Ibiden公司多年。

鉴于绿漆网印与塞孔，以及更困难的树脂塞孔其高质量之市场渴求，仍于1986年在日本爱知县小牧市，以姓氏为名创建Noda Screen之电路板代工企业。

日本国内外许多著名大厂中，最困难量产的各种塞孔板，甚至通孔或盲孔的塞铜膏迭孔板等，经常是出自“野田网印”公司的协力，堪称只此一家别无分号。

野田公司现有员工150人，资本额2.13亿日元，月营业约8千万台币，其中仅塞孔即达N T4,300万。

国内外客户40余家，其中多半大名鼎鼎如雷贯耳，其代工半成品更是极奇困难异常昂贵。

该公司最近已股票上市，据说去年之EPS即达股本的1.4倍，以台湾股市而言已至14元之多，其赚钱的本领令人咋舌。

野田公司现有干部中曾有两位来过台湾业界服务，即曾在欣兴电子做过长期顾问的藤木基胜先生（现任野田公司品管部长）及久世孝行先生。

且藤木先生返日前两年，亦曾在以代工与贸易为主力的“祥通电子公司”（STI）任职，其在台湾业界的知名度颇高，也使得各种先进的日本技术转移来台的管道更为畅通。

野田公司最了不起的创新就是“低温液中曝光”；系将可部份UV硬化的树脂，经独门“特技”妥善塞孔后，再置于某种液中曝光硬化，如此一来将不致因所含热量造成树脂中溶剂膨胀，进而形成“柱内空洞”或表面收缩凹陷。

该公司的秘密武器就是自动化的低温“液中曝光机”，而且完全自行开发自己专用，想要花大钱去买的业者连门都没有。

该公司现有四组“液中曝光机”，每天两班，每班12小时，每月25天可出货500mm（20吋）×4 00mm（15吋）之大排板25万片，亦即每天出货1万片每日营收可达台币180万。

除此之外，野田的网印机台均购自“东海商事”，但却做过精心修改而更为实用。

其之塞孔不但一刮即妥，而且硬化后还一律孔内饱实两端鼓出。

随后在不到两米的不织布输送磨刷机上削平（Planarization），其大板双铜面一平如镜，树脂孔柱与平坦铜面之紧扣密合，堪称天衣无缝妙到毫尖。

不旋踵间前后竟有如此宵壤之别，展现如此无懈可击的惊人效果，若非亲眼目睹亲手触摸，其谁能信？以下即为野田之通孔平塞的介绍。

四、野田之通孔平塞技术（Flat lug Technology）此种“平塞技术”系(1)利用特殊的网版与刮刀，(2)以山荣化学之“UV硬化＋热硬化”两次硬化型PHP-900油墨为填孔材料，(3)经单次刮印下即可将通孔塞满并且两端鼓出，(4)然后直立进入低温透明之特殊槽液中，两侧以高功率之强光先完成2-3H的半硬化，(5)然后进行自走式水平磨刷，使双面完成削平动作，(6)再另置于一般烤箱中，完成后续8-9H的全硬化即大功告成，其流程如下：来料检验----前处理----网版网刷------低温中UV硬化-------水平双面削平-------后烘烤全硬化-----最终板面抛光-------出货检验五、野田Flat Plug重点探讨上述流程看似简单，实际上却是招招绝妙处处玄机大有学问在焉。

别人吃饭的本钱当然不好详追细问，即使好奇心驱使重点试探者，所得答案泰半为礼貌性微笑的无可奉告。

其多处关键只能以少许数据，与笔者之臆测方式暗自琢磨如下，仅供参考：1.所用液态树脂之塞墨，已知为日本“三荣化学”所出品之PHP-900，国内亦可透过“大船公司”买到编码为IR-6之Permanent Hole Plugging Ink，属无溶剂之烘烤型树脂，热固化可达8H 之硬度。

所塞之孔板可通过各种高难度的考验，而鲜有失败者。

此墨料单价极贵（每Kg装约台币1万元之左右）。

但野田所用者另为感光硬化与热硬化合并之高黏度墨料，应为专属型有钱也买不到的独门暗器。

PHP-900 IR-6型原用于高阶板导通孔（Via）之塞孔用，以便于后续绿漆厚度分布的均匀，避免孔边露铜与喷锡遗珠的烦恼。

并还可防止后续处理与组装液体化学品（如Flux或化学镍金等）之进孔后患，而具有更好的可靠度。

从三荣化学所建议的网版资料可看到：180号Polyester网布上须涂布含氟Stencil之感光乳胶阻剂，厚度为50 m（2mil）；180-230号不锈钢网布之乳剂厚为100 m（4mil）。

薄板塞孔可采上述PET网布，但当待印板厚度超过1.2mm者，不锈钢网布之阻剂应在4mil以上。

3.至于刮刀则采“东海商事”10mm厚，硬度为70-80度的特殊材质刀片（Squeeze），刀片伸出刀柄长度为30mm。

一般0.6mm以下的薄板可磨成45°角去推印，0.8mm以上的厚板则改磨成30℃。

4.从有限资料可知，野田对16mil板厚与8mil小孔有把握全板逐一塞饱，且所塞11.8mil （0.3mm）的小孔，经液中紫外光硬化达2-3H后（In-Liquid UV Curing），其塞柱表面还需特殊不织布磨料削平，其平坦度变化仅±2 mm而已，所搭配的网布与氟化物乳胶阻剂皆为该公司的机密。

以笔者的经验，野田塞孔之所以如此精采，除油墨、刮刀、网版等必需条件外，最重要的法宝应为垫在下面的“喘气板”或“导气板”；让进墨的同时，可令孔中原有空气也能顺利排出，而不致抗拒进墨或在柱中残留气泡。

事实上国内业者绿漆塞孔也都是如此做法，只不过将垫板的孔径稍加放大以方便操作而已。

笔者有次等电梯时，置身之环境忽然令人有所领悟，经过数次试做也确实出现立竿见影之神效，大大印证了那电光火石般灵感的可贵。

饱满的塞孔其实也只是一种“江湖一点诀”讲破了不但不值钱，而且还有挡人财路之嫌，乃君子所不为也。

其中巧妙如何只有靠您想象了。

6.“液中曝光”当然绝对是另一项看家本领，全套机组装备皆为自行开发，由于效果实在让人佩服，曾有愿出1亿台币之天价洽购者，亦遭太极拳式的闭门羹。

可见其维护重宝与捍卫智慧财产之一斑了。

7.至于后续如何在石井表记的磨刷机上，利用各种不织磨料，在不同的作业条件下，而能将双面坟起2-3H硬度的树脂削平，其难度应低于上述导气板与液中曝光等压箱密笈。

以台湾业者长期在DOE方面的历练，只要假以时日，削平的成功应是指日可待。

IPC-6012A（1999.10）已将塞孔技术列入规范（见3.2.12），并在3.6.2.15节中明文对通孔制程后压合法（Sequential Lamination）之多层板，对其埋孔或盲孔已要求胶片中树脂填胶塞孔，并要求满塞度须达60%。

事实上“通孔后压合法”终将因制程太长、良率不足、成本过高、电性欠佳下，迟早会被淘汰。

而未来增层法的Core板，也势必将成为塞孔的主力战场，且各种IC之封装载板更是责无旁贷有孔必塞。

目前客户要求此等增层之塞后孔柱，只要表面平坦即可，至于孔柱中空洞如何允收则尚未苛求。