لوحة دوائر مطبوعة دقيقة المسام

لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) المصنعة باستخدام تقنية الحفر بالليزر أو البلازما بقطر ثقب أصغر من 0.15 مم (عادة ما تستخدم الصناعة 0.1 مم كمعيار)، وتستخدم للربط البيني عالي الكثافة.

يبلغ قطر الثقب أكثر من 50% أصغر من قطر الثقوب في لوحات الدوائر المطبوعة العادية، ويمكن أن يصل عرض الخط/المسافة بين الخطوط إلى 30 ميكرومتر/30 ميكرومتر، وتزداد كثافة الأسلاك بمقدار 2-3 مرات، وهي مناسبة لنقل الإشارات عالية التردد وعالية السرعة.

بحسب العملية، تُقسم هذه الوصلات إلى وصلات عمياء (توصيل أحادي الجانب)، ووصلات مدفونة (توصيل داخلي)، ووصلات نافذة (تخترق اللوحة بأكملها). ويتراوح قطر الوصلات العمياء الشائعة بين 50 و100 ميكرومتر.

يستخدم على نطاق واسع في سيناريوهات التكامل عالية الكثافة مثل الهواتف الذكية (التي تمثل أكثر من 60٪)، ومحطات قاعدة الجيل الخامس، ولوحات الخوادم الأم، وتغليف رقائق الذكاء الاصطناعي.

ظهرت هذه التقنية بعد نضوج تقنية الحفر بالليزر في التسعينيات. ويمكن للعملية السائدة الحالية أن تحقق قطر ثقب يبلغ 30 ميكرومتر، ويبلغ الحد الأدنى لقطر الثقب المسجل 15 ميكرومتر.

يمكن أن يصل الحد الأدنى لقطر الثقب للإنتاج الصناعي الضخم إلى 50 ميكرومتر، والحد الأدنى في المختبر هو 15 ميكرومتر، ولكن التكلفة تزداد بشكل كبير مع انخفاض قطر الثقب.

بشكل عام، لا تتجاوز نسبة العرض إلى الارتفاع 1:1، ويمكن أن تصل العمليات الخاصة إلى 1:0.8. من المحتمل أن تؤدي نسبة العرض إلى الارتفاع العالية جدًا إلى ضعف عملية ملء الطلاء الكهربائي.

الحد الأدنى الموصى به للتباعد هو ≥80 ميكرومتر لضمان سلامة طبقة طلاء النحاس غير الكهربائي وتقليل خطر حدوث دوائر قصر.

يوصى باستخدام التراص المتناوب للوحات الأساسية والطبقات المسبقة التشريب، مع التحكم في سمك العازل بين الطبقات عند 50-75 ميكرومتر لضمان جودة نقل الإشارة.

من الضروري الانتباه إلى السعة الطفيلية للثقب (القيمة النموذجية

في تصميم تفرع BGA، يُفضل استخدام تصميم الثقوب العمياء. تتوافق كل وسادة مع 1-2 ثقب دقيق، ولا يقل عرض خط التفرع عن 40 ميكرومتر.

تحقيق اتصال متعدد النقاط بين مستويات الطاقة/الأرضية من خلال الثقوب الدقيقة، بمسافة ≤5 مم، لتقليل المعاوقة بين المستويات.

زيادة كثافة فتحات تبديد الحرارة (يوصى بـ ≥10 فتحات / سم²)، بقطر ثقب ≥80 ميكرومتر، لتحسين كفاءة توصيل الحرارة.

يجب أن تكون فتحة قناع اللحام أكبر بمقدار 20-30 ميكرومتر من قطر الفتحة على كل جانب لمنع حبر قناع اللحام من سد الفتحة.

اعتمد عملية بناء لزيادة عدد طبقات الأسلاك، واستخدم الثقوب العمياء والمدفونة بدلاً من الثقوب النافذة، مما يمكن أن يزيد من كثافة الأسلاك بأكثر من 30٪.

بما في ذلك الحفر بالليزر (ثاني أكسيد الكربون، ليزر الأشعة فوق البنفسجية)، والحفر بالبلازما، والحفر الميكانيكي (مناسب فقط لأقطار الثقوب الأكبر)، حيث يمثل الحفر بالليزر أكثر من 80٪.

يُعد ليزر ثاني أكسيد الكربون مناسبًا لأقطار الثقوب التي تتراوح بين 0.075 و0.15 ملم بتكلفة منخفضة؛ ويمكن لليزر فوق البنفسجي معالجة الثقوب الدقيقة التي يقل قطرها عن 50 ميكرومتر، ولكن تكلفة المعدات أعلى بمقدار 3-5 مرات.

تبلغ سرعة الحفر باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون حوالي 5000-10000 ثقب في الدقيقة، بينما تبلغ سرعة الحفر باستخدام ليزر الأشعة فوق البنفسجية حوالي 2000-5000 ثقب في الدقيقة.

تبلغ دقة تحديد المواقع في الحفر بالليزر ±25 ميكرومتر، وفي الحفر الميكانيكي ±50 ميكرومتر، ويمكن لليزر فوق البنفسجي أن يحقق دقة عالية تبلغ ±15 ميكرومتر.

يمكن التحكم في ارتفاع النتوءات باستخدام الحفر بالليزر بمساعدة النيتروجين في حدود 5 ميكرومتر، أو يمكن استخدام إزالة التلطيخ بالبلازما.

يلزم إجراء عملية طلاء كهربائي من خلال الثقوب، مع التحكم في سمك طلاء النحاس عند 25-35 ميكرومتر، وتجانس سمك النحاس في الثقب ≥85%.

قم بترسيب طبقة من النحاس بسمك 0.3-0.5 ميكرومتر على جدار الثقب العازل لتوفير قاعدة موصلة. يجب ضبط تركيز أيونات البلاديوم في محلول التنشيط عند 2-5 جزء في المليون.

درجة حرارة الترقق هي 180-210 درجة مئوية، والضغط هو 300-500 رطل لكل بوصة مربعة، ومعدل التسخين هو 1-2 درجة مئوية/دقيقة لضمان المعالجة الموحدة للطبقة العازلة.

يجب أن تكون درجة الفراغ أقل من -95 كيلو باسكال. قم بمعالجة مادة ما قبل التشريب مسبقًا إلى المرحلة B قبل عملية الترقق، ويمكن تقليل معدل عيوب الفقاعات إلى أقل من 0.5%.

تشمل الأنواع الشائعة طلاء الذهب بالغمر (بسماكة 0.05-0.1 ميكرومتر)، وطلاء OSP (بسماكة 0.2-0.5 ميكرومتر)، وطلاء الفضة بالغمر (بسماكة 0.1-0.3 ميكرومتر). ويُعدّ طلاء الذهب بالغمر الأكثر موثوقية.

من الضروري التحكم في لزوجة الحبر عند 80-120 باسكال.ثانية واستخدام عملية سد الفراغ لمنع بقايا الحبر في الثقوب، مع معدل انسداد الثقوب ≤1%.

يُستخدم القطع بالليزر عندما تكون دقة الشكل المطلوبة أقل من ±0.1 مم. أما بالنسبة للمتطلبات التقليدية، فيمكن استخدام قواطع التفريز بسرعة دوران تتراوح بين 20000 و30000 دورة في الدقيقة.

بما في ذلك جدران الثقوب الخشنة (خشونة Ra > 1.5 ميكرومتر)، والفراغات في الثقوب (نسبة الفراغات > 5٪)، وانحراف الثقوب (> ± 30 ميكرومتر)، وما إلى ذلك.

تُستخدم عملية التنظيف بالبلازما لإزالة بقايا الحفر، بحيث تكون خشونة السطح Ra لجدار الثقب ≤1.0 ميكرومتر.

يبلغ معدل الإنتاج الإجمالي في ظل العمليات الناضجة حوالي 85-92%. كلما صغر قطر الثقب، انخفض معدل الإنتاج. ويبلغ معدل إنتاج الثقوب الدقيقة بقطر 50 ميكرومتر حوالي 80%.

بما في ذلك FR-4 (ثابت العزل الكهربائي 4.2-4.5)، واللوحات عالية السرعة (مثل Rogers 4350B، Dk=3.66)، وراتنج BT، إلخ.

تتميز اللوحات عالية السرعة بمعامل فقد منخفض (Df

يستخدم للربط بين الطبقات، مع التحكم في محتوى المادة اللاصقة بنسبة 40-50% والسيولة بنسبة 20-30% لضمان توحيد العازل بعد الترقق.

يُنصح باستخدام رقائق نحاسية بسماكة 18 أو 35 ميكرومتر للطبقة الداخلية. أما الطبقة الخارجية، فيمكن استخدام رقائق بسماكة 18 ميكرومتر لتقليل فقد الإشارة. غالبًا ما تستخدم لوحات HDI رقائق نحاسية فائقة الرقة بسماكة 9 ميكرومتر.

يجب أن تستوفي معايير مقاومة درجة الحرارة (عدم التقشر عند 260 درجة مئوية / 10 ثوانٍ)، ومقاومة العزل (>10^12 أوم)، والالتصاق (مستوى اختبار القطع المتقاطع 0).

يوصى باستخدام رقائق النحاس المعالجة عكسياً (RTF) ذات خشونة Ra

يفضل استخدام المواد ذات ثابت العزل الكهربائي المنخفض (Dk

يجب أن يمتثلوا لتوجيه RoHS 2.0، بحيث يكون محتوى الهالوجين (الكلور + البروم) أقل من 1500 جزء في المليون والبروم أقل من 900 جزء في المليون.

تتميز مادة FR-4 الأساسية بأقل تكلفة. أما الألواح عالية السرعة فتكلف من 3 إلى 5 أضعاف تكلفة FR-4، بينما تقع تكلفة راتنج BT بينهما.

يجب تخزين المادة الأساسية في درجة حرارة أقل من 25 درجة مئوية ورطوبة أقل من 60%. أما مادة ما قبل التشريب، فيجب تجميدها عند درجة حرارة -18 درجة مئوية، وتكون صالحة للاستخدام لمدة تتراوح بين 6 و12 شهرًا.

يشمل ذلك الفحص البصري، وقياس قطر الثقب، واختبار سمك النحاس في الثقب، واختبار المعاوقة، وتحليل المقطع العرضي.

استخدم جهاز قياس الصور ثنائي الأبعاد (بدقة ±1 ميكرومتر) أو مجهرًا إلكترونيًا ماسحًا (SEM). يمكن استخدام الفحص البصري الآلي (AOI) للكشف عن الدُفعات.

تتطلب معايير IPC أن يكون سمك النحاس في الثقب ≥20 ميكرومتر، وأن تكون نسبة متوسط ​​سمك النحاس إلى الحد الأدنى لسمك النحاس ≤1.5، ويتم الكشف عنها بواسطة طريقة المقطع العرضي المعدني.

استخدم محلل شبكة بنطاق تردد اختبار من 1 إلى 10 جيجاهرتز، ويجب التحكم في انحراف المعاوقة في حدود ±10%.

يمكنه مراقبة جودة جدار الثقب، وسمك طبقة النحاس، وحالة الربط بين الطبقات بصريًا، بدقة تقطيع تبلغ ±5 ميكرومتر.

بما في ذلك اختبار الإجهاد الحراري (260 درجة مئوية / 10 مرات)، واختبار تحمل الجهد (500 فولت تيار مستمر / دقيقة واحدة)، واختبار دورة درجة الحرارة والرطوبة (-40 درجة مئوية ~ 85 درجة مئوية).

لاحظ ما إذا كان جدار الثقب يتشقق بعد اختبار الصدمة الحرارية (288 درجة مئوية / 10 مرات)، وطول الشق

استخدم المجهر الإلكتروني الماسح لمراقبة البنية المجهرية، ومطيافية تشتت الطاقة (EDS) للكشف عن التركيب العنصري، والأشعة السينية للكشف عن العيوب الداخلية.

تحسين عملية الطلاء الكهربائي لتقليل الفراغات في الثقوب، وتعزيز التصاق طبقة قناع اللحام، وتجنب الهجرة الكهروكيميائية الناتجة عن العوامل البيئية.

في ظل ظروف الاستخدام العادية، يمكن أن يصل عمرها إلى 5-10 سنوات، أما البيئات القاسية (درجة الحرارة العالية، الرطوبة العالية) فستقصرها إلى 2-3 سنوات.

بما في ذلك لصق SMT ولحام BGA وإدخال المكونات، مع متطلبات دقة لصق SMT تبلغ ±50 ميكرومتر.

من الضروري التحكم في ضغط اللصق عند 0.5-1.0 كجم/سم² لمنع المكونات من الانهيار، ودرجة الحرارة القصوى لمنحنى فرن إعادة التدفق هي 230-245 درجة مئوية.

من الضروري التحكم بدقة في استواء كرات اللحام (

قم بتحسين سمك طباعة معجون اللحام (100-120 ميكرومتر)، واستخدم لحام إعادة التدفق المحمي بالنيتروجين، ومحتوى الأكسجين أقل من 500 جزء في المليون.

يجب التحكم في درجة حرارة إعادة العمل بحيث تكون أقل من 260 درجة مئوية، ويجب أن يكون الوقت أقل من 90 ثانية لمنع طبقة النحاس الموجودة على جدار الثقب من التقشر.

مناسب للثقوب الدقيقة ذات قطر ≥0.3 مم، والتي تتطلب لحام الموجة المزدوجة أو لحام الموجة الانتقائية، مع ارتفاع موجة اللحام من 25 إلى 35 مم.

أعط الأولوية لمعجون اللحام الخالي من الرصاص (سبائك SnAgCu) بنقطة انصهار تبلغ 217 درجة مئوية، ومستوى نشاط التدفق RMA، ومقاومة العزل المتبقية >10^10Ω.

تقليل محتوى المعدن في معجون اللحام إلى 90-92%، وتحسين تصميم فتحة الاستنسل، ويمكن تقليل معدل عيوب خرزة اللحام إلى أقل من 0.1%.

استخدم عوامل التنظيف المائية عند درجة حرارة 50-60 درجة مئوية لمدة 3-5 دقائق للتأكد من أن تركيز الأيونات المتبقية أقل من 1.5 ميكروغرام/سم².

اضبط دقة الكشف على ±25 ميكرومتر وعتبة التباين على 30-50%، مما يمكنه من اكتشاف أكثر من 95% من عيوب التجميع.

تمثل تكاليف المواد 40-50%، وتكاليف المعالجة 30-40%، وتكاليف الفحص والتعبئة والتغليف 10-20%.

قطر الثقب، وعدد الطبقات، وعملية معالجة السطح، ونوع المادة. كل انخفاض بمقدار 10 ميكرومتر في الحد الأدنى لقطر الثقب يزيد التكاليف بنسبة 15-20%.

قم بتحسين التصميم لتقليل عدد الطبقات، واستخدم مواد موحدة، وزد من دفعات الإنتاج، مما يمكن أن يقلل التكاليف بنسبة 10-30%.

تستغرق دورة الإنتاج للعمليات التقليدية من 7 إلى 10 أيام، ويمكن ضغط الطلبات العاجلة إلى 3-5 أيام، ولكن التكلفة تزداد بنسبة 20-30%.

اعتماد خطوط إنتاج آلية، وتحسين تدفقات العمليات، وزيادة معدل استخدام معدات الحفر بالليزر إلى أكثر من 80%.

تبلغ الطاقة الإنتاجية الشهرية لخط إنتاج واحد حوالي 5000-10000 متر مربع، وذلك حسب تكوين المعدات ومدى تعقيد العملية.

تكلفة الدفعات الصغيرة (1000 متر مربع)، ويرجع ذلك أساسًا إلى إعداد الآلات وتخصيص التكاليف الثابتة.

يتم حسابها بشكل شامل حسب المساحة (يوان/م²)، وعدد الطبقات، وقطر الثقب، وما إلى ذلك. تبلغ رسوم المعالجة للوحة ميكروفيا نموذجية مكونة من 8 طبقات بقطر 0.1 مم حوالي 2000-3000 يوان/م².

من خلال تحسين تصميم DFM، يمكن تخفيف متطلبات التسامح على أساس تلبية الأداء أن يقلل التكاليف بأكثر من 15٪.

تبلغ تكلفة الاستثمار في معدات خط الإنتاج الكامل حوالي 10-20 مليون يوان، بما في ذلك آلات الحفر بالليزر وخطوط الطلاء الكهربائي وآلات التغليف وغيرها.

التطوير نحو أقطار ثقوب أصغر (20 طبقة)، وفقدان أقل، وتغليف متكامل.

من الضروري تحقيق أقطار ثقوب التوصيل الرأسية

يستخدم لتحسين معلمات العملية والكشف الذكي عن العيوب، مما يمكن أن يزيد الإنتاجية بنسبة 5-10% وكفاءة الكشف بنسبة 30%.

لقد تم تحقيق التصنيع المختبري لأقطار ثقوب تبلغ 10 ميكرومتر، لكن الإنتاج الضخم يواجه تحديات تتعلق بالمواد والمعدات والتكلفة.

تحقيق اتصال سلس بين الرقائق ولوحات الدوائر المطبوعة من خلال التوصيل البيني عالي الكثافة، وتقصير مسارات نقل الإشارة، وتحسين أداء النظام.

استخدم مواد وعمليات صديقة للبيئة، مع محتوى المعادن الثقيلة في مياه الصرف الصحي أقل من 1 جزء في المليون واستهلاك الطاقة بنسبة 20٪.

يتطلب الأمر مواد ذات ثابت عزل كهربائي منخفض (Dk

من الضروري حل مشكلات تشقق جدار الثقب وتقشر طبقة النحاس أثناء الانحناء، بنصف قطر انحناء ≥3 مم.

تحقيق مراقبة كاملة للعمليات وإنتاج آلي من خلال المصانع الرقمية، مع زيادة كفاءة الإنتاج بأكثر من 50٪.

تتطلب هذه التقنية اتصالاً منخفض الفقد للغاية وعالي الاستقرار، مع التحكم في أقطار الثقوب وعرض الخطوط على مستوى الميكرون الفرعي لضمان نقل الإشارة الكمومية.

استخدم لوحات HDI ذات 6-10 طبقات بقطر ثقب يبلغ 0.075 مم لتحقيق تكامل عالي الكثافة للرقائق والكاميرات وما إلى ذلك، وهو ما يمثل 30-40٪ من تكلفة اللوحة الأم للهاتف المحمول.

تتطلب لوحات منخفضة الفقد (Df

يجب تلبية متطلبات الربط عالي السرعة بين المعالجات المتعددة، واستخدام تقنية الحفر العكسي للتخلص من النتوءات، وتأخير نقل الإشارة

اجتاز شهادة AEC-Q100، ونطاق مقاومة درجة الحرارة من -40 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية، واجتاز اختبار رش الملح لمدة 1000 ساعة.