Мікрапорыстая друкаваная плата

Друкаваная плата (PCB), вырабленая з выкарыстаннем тэхналогіі лазернага або плазменнага травлення з дыяметрам адтуліны менш за 0,15 мм (у прамысловасці звычайна выкарыстоўваецца 0,1 мм у якасці стандарту), якая выкарыстоўваецца для высокашчыльных узаемасувязяў.

Дыяметр адтуліны больш чым на 50% меншы, чым у звычайных друкаваных платах, шырыня/адлегласць паміж лініямі можа дасягаць 30 мкм/30 мкм, шчыльнасць праводкі павялічваецца ў 2-3 разы, і яна падыходзіць для перадачы сігналаў высокай частаты і высокай хуткасці.

Згодна з тэхналагічным працэсам, яны падзяляюцца на глухія пераходныя адтуліны (аднабаковая праводнасць), схаваныя пераходныя адтуліны (унутраная праводнасць) і скразныя пераходныя адтуліны (праз усю плату). Звычайны дыяметр глухіх пераходных адтулін складае 50-100 мкм.

Шырока выкарыстоўваецца ў сцэнарах інтэграцыі з высокай шчыльнасцю, такіх як смартфоны (больш за 60%), базавыя станцыі 5G, матчыны платы сервераў і ўпакоўка чыпаў штучнага інтэлекту.

Ён з'явіўся пасля таго, як у 1990-х гадах стала развівалася тэхналогія лазернага свідравання. Сучасны асноўны працэс дазваляе дасягнуць дыяметра адтуліны 30 мкм, а мінімальны рэкордны дыяметр адтуліны складае 15 мкм.

Мінімальны дыяметр адтуліны для прамысловай масавай вытворчасці можа дасягаць 50 мкм, а лабараторны мяжа — 15 мкм, але кошт павялічваецца ў геаметрычнай прагрэсіі са памяншэннем дыяметра адтуліны.

Звычайна суадносіны бакоў не перавышаюць 1:1, а спецыяльныя працэсы могуць дасягаць 1:0,8. Занадта высокае суадносіны бакоў, верагодна, прывядзе да дрэннага гальванічнага напаўнення.

Рэкамендаваная мінімальная адлегласць паміж імі складае ≥80 мкм, каб забяспечыць цэласнасць пласта хімічнага меднення і знізіць рызыку кароткага замыкання.

Рэкамендуецца выкарыстоўваць папераменнае кладанне асноўных плат і препрегаў з кантраляванай таўшчынёй дыэлектрычнага пласта ў межах 50-75 мкм для забеспячэння якасці перадачы сігналу.

Неабходна звяртаць увагу на паразітную ёмістасць адтуліны (тыповае значэнне

Для разводкі BGA пераважней выкарыстоўваць сляпую канструкцыю пераходных адтулін. Кожная пляцоўка адпавядае 1-2 мікраадтулінам, а шырыня лініі разводкі не менш за 40 мкм.

Рэалізуйце шматкропкавае злучэнне паміж плоскасцямі сілкавання/зазямлення праз мікраадтуліны з адлегласцю паміж імі ≤5 мм, каб паменшыць імпеданс паміж плоскасцямі.

Павялічце шчыльнасць пераходных адтулін для рассейвання цяпла (рэкамендуецца ≥10 пераходных адтулін/см²) з дыяметрам адтуліны ≥80 мкм, каб палепшыць эфектыўнасць цеплаправоднасці.

Адтуліна паяльнай маскі павінна быць на 20-30 мкм большая за дыяметр адтуліны з кожнага боку, каб прадухіліць блакіраванне адтуліны чарніламі паяльнай маскі.

Выкарыстоўвайце працэс нарошчвання, каб павялічыць колькасць слаёў праводкі, і выкарыстоўвайце глухія і схаваныя пераходныя адтуліны замест скразных, што можа павялічыць шчыльнасць праводкі больш чым на 30%.

У тым ліку лазернае свідраванне (CO₂, УФ-лазер), плазменнае травленне і механічнае свідраванне (падыходзіць толькі для адтулін большага дыяметра), прычым лазернае свідраванне складае больш за 80%.

CO₂-лазер падыходзіць для адтулін дыяметрам 0,075-0,15 мм і мае нізкі кошт; УФ-лазер можа апрацоўваць мікраадтуліны

Хуткасць свідравання CO₂-лазера складае каля 5000-10 000 адтулін у хвіліну, а УФ-лазера — каля 2000-5000 адтулін у хвіліну.

Дакладнасць пазіцыянавання лазернага свідравання складае ±25 мкм, механічнага свідравання — ±50 мкм, а УФ-лазер можа дасягнуць высокай дакладнасці ±15 мкм.

Азотнае лазернае свідраванне можа кантраляваць вышыню задзірын у межах 5 мкм, альбо можна выкарыстоўваць плазменнае выдаленне размазывання.

Патрабуецца працэс гальванічнага пакрыцця праз адтуліну, пры якім таўшчыня меднага пакрыцця кантралюецца на ўзроўні 25-35 мкм, а аднастайнасць таўшчыні медзі ў адтуліне ≥85%.

Нанесці пласт медзі таўшчынёй 0,3-0,5 мкм на сценку ізаляцыйнага адтуліны, каб забяспечыць праводную аснову. Канцэнтрацыю іонаў паладыю ў актывацыйным растворы неабходна кантраляваць на ўзроўні 2-5 ppm.

Тэмпература ламінавання складае 180-210℃, ціск — 300-500 фунтаў на квадратны дюйм, а хуткасць нагрэву — 1-2℃/хвіліну, каб забяспечыць раўнамернае зацвярдзенне дыэлектрычнага пласта.

Ступень вакууму павінна быць ніжэй за -95 кПа. Папярэдне зацвярдзеўшы препрэг да стадыі B перад ламінаваннем, можна знізіць узровень дэфектаў у выглядзе бурбалак да ўзроўню ніжэй за 0,5%.

Распаўсюджаныя з іх ўключаюць імерсійнае золата (таўшчыня 0,05-0,1 мкм), OSP (таўшчыня плёнкі 0,2-0,5 мкм) і імерсійнае срэбра (0,1-0,3 мкм). Імерсійнае золата мае найвышэйшую надзейнасць.

Неабходна кантраляваць глейкасць чарнілаў на ўзроўні 80-120 Па·с і выкарыстоўваць працэс вакуумнага закаркавання, каб прадухіліць застой чарнілаў у адтулінах, з узроўнем закаркавання адтулін ≤1%.

Лазерная рэзка выкарыстоўваецца, калі патрабаванне да дакладнасці формы складае

У тым ліку шурпатыя сценкі адтулін (шурпатасць Ra > 1,5 мкм), пустэчы ў адтулінах (каэфіцыент пустэчнасці > 5%), адхіленні адтулін (> ± 30 мкм) і г.д.

Плазменная ачыстка выкарыстоўваецца для выдалення рэшткаў свідравання, каб шурпатасць паверхні Ra сценкі адтуліны была ≤1,0 мкм.

Агульны выхад пасля апрацоўкі пасля выкарыстання ў сталым працэсе складае каля 85-92%. Чым меншы дыяметр адтуліны, тым ніжэй выхад. Выхад мікраадтулін дыяметрам 50 мкм складае каля 80%.

У тым ліку FR-4 (дыэлектрычная пастаянная 4,2-4,5), высакахуткасныя платы (напрыклад, Rogers 4350B, Dk=3,66), смала BT і г.д.

Высокахуткасныя платы маюць меншы тангенс кута страт (Df

Выкарыстоўваецца для міжслаёвага злучэння, прычым утрыманне клею кантралюецца на ўзроўні 40-50%, а цякучасць — на ўзроўні 20-30%, каб забяспечыць аднастайнасць дыэлектрыка пасля ламінавання.

Для ўнутранага пласта рэкамендуецца медная фальга таўшчынёй 18 мкм або 35 мкм. Для вонкавага пласта можна выкарыстоўваць 18 мкм, каб паменшыць страты сігналу. У платах HDI часта выкарыстоўваецца ультратонкая медная фальга таўшчынёй 9 мкм.

Ён павінен адпавядаць патрабаванням да тэмпературнай устойлівасці (без адслойвання пры 260℃/10 с), супраціўлення ізаляцыі (>10^12Ω) і адгезіі (узровень выпрабаванняў на папярочны разрэз 0).

Рэкамендуецца выкарыстоўваць медную фальгу з зваротнай апрацоўкай (RTF) і шурпатасцю Ra

Аддавайце перавагу матэрыялам з нізкай дыэлектрычнай пастаяннай (Dk

Яны павінны адпавядаць дырэктыве RoHS 2.0 з утрыманнем галагенаў (хлор + бром)

Асноўны матэрыял FR-4 мае найменшы кошт. Высокахуткасныя платы каштуюць у 3-5 разоў даражэй, чым FR-4, а смала BT знаходзіцца паміж імі.

Асноўны матэрыял неабходна захоўваць пры тэмпературы ніжэй за 25℃ і вільготнасці

У тым ліку візуальны агляд, вымярэнне дыяметра адтуліны, праверка таўшчыні медзі адтуліны, выпрабаванне імпедансу і аналіз папярочнага сячэння.

Выкарыстоўвайце прыбор для вымярэння двухмернага малюнка (дакладнасць ±1 мкм) або сканіруючы электронны мікраскоп (СЭМ). Для выяўлення партый можна выкарыстоўваць аўтаматычную аптычную праверку (AOI).

Стандарты IPC патрабуюць, каб таўшчыня медзі ў адтуліне была ≥20 мкм, а суадносіны сярэдняй таўшчыні медзі да мінімальнай таўшчыні медзі было ≤1,5, што вызначаецца метадам металаграфічнага папярочнага сячэння.

Выкарыстоўвайце аналізатар сеткі з дыяпазонам выпрабавальных частот 1-10 ГГц, а адхіленне імпедансу павінна кантралявацца ў межах ±10%.

Ён можа візуальна назіраць якасць сценак адтуліны, таўшчыню меднага пласта і стан міжслаёвага злучэння з дакладнасцю разрэзу ±5 мкм.

У тым ліку выпрабаванне на цеплавую нагрузку (260℃/10 разоў), выпрабаванне на вытрымлівае напружанне (500 В пастаяннага току/1 хвіліна) і цыклічнае выпрабаванне тэмпература-вільготнасць (-40℃~85℃).

Прасачыце за тым, ці трэскаецца сценка адтуліны пасля выпрабаванняў на цеплавы ўдар (288℃/10 разоў), і ці з'яўляецца даўжыня расколіны

Выкарыстоўвайце SEM для назірання мікраструктуры, энергетычна-дысперсійную спектраскапію (EDS) для вызначэння элементнага складу і рэнтгенаўскую спектраскапію для выяўлення ўнутраных дэфектаў.

Аптымізацыя працэсу гальванічнага пакрыцця для памяншэння пустэч у адтулінах, умацавання адгезіі пласта паяльнай маскі і прадухілення электрахімічнай міграцыі, выкліканай фактарамі навакольнага асяроддзя.

Пры нармальных умовах выкарыстання тэрмін службы можа дасягаць 5-10 гадоў, а ў неспрыяльных умовах (высокая тэмпература, высокая вільготнасць) ён скароціцца да 2-3 гадоў.

У тым ліку SMT-склейванне, зварка BGA і ўстаўка кампанентаў, з патрабаваннем дакладнасці SMT-склейвання ±50 мкм.

Неабходна кантраляваць ціск склейвання на ўзроўні 0,5-1,0 кг/см², каб прадухіліць разбурэнне мікраадтулін кампанентаў, а пікавая тэмпература крывой печы паплавлення складае 230-245 ℃.

Неабходна дакладна кантраляваць кампланарнасць шарыкаў прыпоя (

Аптымізуйце таўшчыню друку паяльнай пасты (100-120 мкм), выкарыстоўвайце пайку з абаронай ад азоту, а ўтрыманне кіслароду павінна быць

Тэмпературу перапрацоўкі варта кантраляваць ніжэй за 260℃, а час павінен быць

Падыходзіць для мікраадтулін з дыяметрам адтуліны ≥0,3 мм, якія патрабуюць двуххвалевай пайкі або селектыўнай хвалевай пайкі, з вышынёй хвалі прыпою 25-35 мм.

Аддавайце перавагу бессвінцовай паяльнай пасце (сплав SnAgCu) з тэмпературай плаўлення 217℃, узроўнем актыўнасці флюсу RMA і рэшткавым супраціўленнем ізаляцыі >10^10Ω.

Зніжэнне ўтрымання металу ў паяльнай пасце да 90-92%, аптымізацыя канструкцыі адтуліны трафарэта дазваляе знізіць узровень дэфектаў прыпоя да ўзроўню ніжэй за 0,1%.

Выкарыстоўвайце ачышчальныя сродкі на воднай аснове пры тэмпературы 50-60℃ на працягу 3-5 хвілін, каб пераканацца, што канцэнтрацыя рэшткаў іонаў

Усталюйце дакладнасць выяўлення на ±25 мкм і парог кантраснасці на 30-50%, што дазваляе выявіць больш за 95% дэфектаў зборкі.

Выдаткі на матэрыялы складаюць 40-50%, выдаткі на апрацоўку — 30-40%, а выдаткі на праверку і ўпакоўку — 10-20%.

Дыяметр адтуліны, колькасць слаёў, працэс апрацоўкі паверхні, тып матэрыялу. Кожныя 10 мкм памяншэння мінімальнага дыяметра адтуліны павялічваюць выдаткі на 15-20%.

Аптымізаваць канструкцыю, каб паменшыць колькасць слаёў, выкарыстоўваць стандартызаваныя матэрыялы і павялічыць вытворчыя партыі, што можа знізіць выдаткі на 10-30%.

Вытворчы цыкл для традыцыйных працэсаў складае 7-10 дзён, а тэрміновыя заказы можна сціснуць да 3-5 дзён, але кошт павялічваецца на 20-30%.

Укараніце аўтаматызаваныя вытворчыя лініі, аптымізуйце працэсы і павялічце каэфіцыент выкарыстання абсталявання для лазернага свідравання да больш чым 80%.

Штомесячная вытворчая магутнасць адной вытворчай лініі складае каля 5 000-10 000 кубічных цаляў у залежнасці ад канфігурацыі абсталявання і складанасці працэсу.

Кошт невялікіх партый (1000 м²), галоўным чынам з-за налады абсталявання і размеркавання фіксаваных выдаткаў.

Разлічваецца комплексна па плошчы (юані/㎡), колькасці слаёў, дыяметры адтулін і г.д. Кошт апрацоўкі тыповай 8-слаёвай платы мікраадтулін таўшчынёй 0,1 мм складае каля 2000-3000 юаняў/㎡.

Дзякуючы аптымізацыі праектавання DFM, паслабленне патрабаванняў да дапушчальных адхіленняў пры ўмове дасягнення прадукцыйнасці можа знізіць выдаткі больш чым на 15%.

Інвестыцыі ў поўнае абсталяванне вытворчай лініі складаюць каля 10-20 мільёнаў юаняў, уключаючы лазерныя свідравальныя станкі, гальванічныя лініі, ламінатары і г.д.

Распрацоўка адтулін меншага дыяметра (20 слаёў), меншых страт і інтэграванай упакоўкі.

Для задавальнення патрабаванняў да кладкі чыпаў неабходна дасягнуць дыяметра вертыкальных адтулін для злучэнняў

Выкарыстоўваецца для аптымізацыі параметраў працэсу і інтэлектуальнага выяўлення дэфектаў, што можа павялічыць выхад на 5-10% і эфектыўнасць выяўлення на 30%.

Лабараторнае вырабленне адтулін дыяметрам 10 мкм ужо дасягнута, але масавая вытворчасць сутыкаецца з праблемамі матэрыялаў, абсталявання і выдаткаў.

Дасягненне бесперашкоднага злучэння паміж мікрасхемамі і друкаванымі платамі дзякуючы высокай шчыльнасці ўзаемасувязі, скарачэнне шляхоў перадачы сігналу і паляпшэнне прадукцыйнасці сістэмы.

Выкарыстоўваць экалагічна чыстыя матэрыялы і працэсы, прычым утрыманне цяжкіх металаў у сцёкавых водах складае

Патрабуюцца матэрыялы з нізкай дыэлектрычнай пранікальнасцю (Dk

Неабходна вырашыць праблемы расколін сценак адтуліны і адслойвання меднага пласта падчас згінання, пры радыусе згінання ≥3 мм.

Дасягніце поўнага маніторынгу працэсаў і аўтаматызаванай вытворчасці з дапамогай лічбавых фабрык, павялічыўшы эфектыўнасць вытворчасці больш чым на 50%.

Патрабуюць надзвычай нізкіх страт і высокай стабільнасці ўзаемасувязі, прычым дыяметры адтулін і шырыня ліній кантралююцца на субмікронным узроўні для забеспячэння перадачы квантавага сігналу.

Выкарыстоўвайце 6-10-слаёвыя платы HDI з дыяметрам адтуліны 0,075 мм для дасягнення высокай шчыльнасці інтэграцыі чыпаў, камер і г.д., што складае 30-40% ад кошту матчынай платы мабільнага тэлефона.

Патрабуюцца платы з нізкімі стратамі (Df

Неабходна задаволіць патрабаванні да хуткаснага ўзаемадзеяння некалькіх працэсараў, выкарыстоўваць тэхналогію зваротнага свідравання для ліквідацыі заглушак і затрымкі перадачы сігналу

Праходзіць сертыфікацыю AEC-Q100, мае дыяпазон тэмператур -40℃~125℃ і праходзіць 1000-гадзіннае выпрабаванне ў саляным тумане.