Микропореста печатна платка

Печатна платка (PCB), произведена с помощта на технология за лазерно или плазмено ецване с диаметър на отвора по-малък от 0,15 мм (индустрията обикновено използва 0,1 мм като стандарт), използвана за взаимосвързване с висока плътност.

Диаметърът на отвора е с повече от 50% по-малък от този на обикновените печатни платки, ширината/разстоянието между линиите може да достигне 30μm/30μm, плътността на окабеляването се увеличава 2-3 пъти и е подходящ за високочестотно и високоскоростно предаване на сигнали.

Според процеса, те се разделят на слепи отвори (едностранна проводимост), заровени отвори (вътрешна проводимост) и проходни отвори (през цялата платка). Обичайният диаметър на слепите отвори е 50-100μm.

Широко използван в сценарии с висока плътност на интеграция, като например смартфони (които представляват повече от 60%), 5G базови станции, дънни платки за сървъри и опаковки на AI чипове.

Появи се след зрелостта на технологията за лазерно пробиване през 90-те години на миналия век. Настоящият основен процес може да постигне диаметър на отвора от 30 μm, а минималният запис на диаметъра на отвора е 15 μm.

Минималният диаметър на отвора за промишлено масово производство може да достигне 50μm, а лабораторният лимит е 15μm, но цената се увеличава експоненциално с намаляването на диаметъра на отвора.

Обикновено съотношението на страните не надвишава 1:1, а при специални процеси може да достигне 1:0,8. Твърде високото съотношение на страните вероятно ще доведе до лошо запълване на галванопластиката.

Препоръчителното минимално разстояние е ≥80μm, за да се осигури целостта на слоя безтоково медно покритие и да се намали рискът от късо съединение.

Препоръчително е да се използва редуващо се подреждане на сърцевинни плочи и препреги, като дебелината на междинния диелектричен слой се контролира на 50-75μm, за да се осигури качество на предаване на сигнала.

Необходимо е да се обърне внимание на паразитния капацитет на отвора (типична стойност

За BGA разклонение, предпочита се дизайн със слепи отвори. Всяка подложка съответства на 1-2 микроотвора, а ширината на линията на разклонение не е по-малка от 40μm.

Осъществете многоточкова връзка между захранващите/заземяващите равнини чрез микроотвори, с разстояние ≤5 мм, за да намалите импеданса между равнините.

Увеличете плътността на отворите за разсейване на топлината (препоръчително ≥10 отвора/cm²), с диаметър на отвора ≥80μm, за да подобрите ефективността на топлопроводимостта.

Отворът на спойлерната маска трябва да е с 20-30μm по-голям от диаметъра на отвора от всяка страна, за да се предотврати блокирането му от мастилото на спойлерната маска.

Приложете процес на натрупване, за да увеличите броя на слоевете окабеляване, и използвайте слепи и заровени отвори вместо проходни отвори, което може да увеличи плътността на окабеляването с повече от 30%.

Включително лазерно пробиване (CO₂, UV лазер), плазмено ецване и механично пробиване (подходящо само за по-големи диаметри на отвори), като лазерното пробиване представлява повече от 80%.

CO₂ лазерът е подходящ за отвори с диаметър 0,075-0,15 мм с ниска цена; UV лазерът може да обработва микроотвори

Скоростта на пробиване на CO₂ лазера е около 5000-10 000 отвора в минута, а тази на UV лазера е около 2000-5000 отвора в минута.

Точността на позициониране при лазерно пробиване е ±25μm, при механично пробиване е ±50μm, а UV лазерът може да постигне висока точност от ±15μm.

Азотно-подпомаганото лазерно пробиване може да контролира височината на бормасите в рамките на 5μm или може да се използва плазмено обезмасляване.

Необходим е процес на галванопластика през отвор, като дебелината на медното покритие е контролирана на 25-35μm, а равномерността на дебелината на медта в отвора е ≥85%.

Нанесете меден слой с дебелина 0,3-0,5 μm върху стената на изолационния отвор, за да осигурите проводима основа. Концентрацията на паладиеви йони в активационния разтвор трябва да се контролира на 2-5 ppm.

Температурата на ламиниране е 180-210℃, налягането е 300-500 psi, а скоростта на нагряване е 1-2℃/минута, за да се осигури равномерно втвърдяване на диелектричния слой.

Степента на вакуум трябва да бъде под -95kPa. Предварителното втвърдяване на препрега до B-степен преди ламиниране може да намали процента на дефекти от мехурчета до под 0,5%.

Често срещани са иммерсионно злато (дебелина 0,05-0,1 μm), OSP (дебелина на филма 0,2-0,5 μm) и иммерсионно сребро (0,1-0,3 μm). Имерсионното злато е с най-висока надеждност.

Необходимо е вискозитетът на мастилото да се контролира на 80-120 Pa·s и да се използва процес на вакуумно запушване, за да се предотврати остатъци от мастило в отворите, със степен на запушване на отворите ≤1%.

Лазерното рязане се използва, когато изискването за точност на формата е

Включително груби стени на отворите (грапавост Ra > 1,5 μm), кухини в отворите (коефициент на кухини > 5%), отклонение на отвора (> ± 30 μm) и др.

Плазменото почистване се използва за отстраняване на остатъци от сондиране, така че грапавостта на повърхността Ra на стената на отвора да бъде ≤1,0 μm.

Общият добив при зрели процеси е около 85-92%. Колкото по-малък е диаметърът на отвора, толкова по-нисък е добивът. Добивът на микроотвори с размер 50 μm е около 80%.

Включително FR-4 (диелектрична константа 4.2-4.5), високоскоростни платки (като Rogers 4350B, Dk=3.66), BT смола и др.

Високоскоростните платки имат по-нисък тангенс на загубите (Df

Използва се за междуслойно свързване, като съдържанието на лепило се контролира на 40-50% и течливостта на 20-30%, за да се осигури равномерност на диелектрика след ламиниране.

За вътрешния слой се препоръчва медно фолио с дебелина 18μm или 35μm. За външния слой може да се използва 18μm, за да се намали загубата на сигнал. HDI платките често използват ултратънко медно фолио с дебелина 9μm.

Трябва да отговаря на температурната устойчивост (без отлепване при 260℃/10s), изолационното съпротивление (>10^12Ω) и адхезията (ниво на тест за напречно рязане 0).

Препоръчва се използването на медно фолио с обратна обработка (RTF) с грапавост Ra

Предпочитайте материали с ниска диелектрична константа (Dk

Те трябва да отговарят на директивата RoHS 2.0, със съдържание на халогени (хлор + бром)

Основният материал FR-4 е с най-ниска цена. Високоскоростните платки струват 3-5 пъти повече от FR-4, а BT смолата е по средата.

Основният материал трябва да се съхранява при температура под 25℃ и влажност

Включително визуална проверка, измерване на диаметъра на отвора, тест за дебелина на медта в отвора, тест за импеданс и анализ на напречното сечение.

Използвайте двуизмерен инструмент за измерване на изображения (точност ±1μm) или сканиращ електронен микроскоп (SEM). За откриване на партиди може да се използва автоматична оптична инспекция (AOI).

Стандартите IPC изискват дебелината на медта в отвора да бъде ≥20μm, а съотношението на средната дебелина на медта към минималната дебелина на медта да бъде ≤1,5, установено чрез металографски метод на напречно сечение.

Използвайте мрежов анализатор с тестов честотен диапазон от 1-10 GHz, а отклонението на импеданса трябва да се контролира в рамките на ±10%.

Той може визуално да наблюдава качеството на стената на отвора, дебелината на медния слой и състоянието на междуслойното свързване, с точност на рязане от ±5μm.

Включва тест за термично натоварване (260℃/10 пъти), тест за издръжливо напрежение (500V DC/1 минута) и тест за циклично изменение на температурата и влажността (-40℃~85℃).

Наблюдавайте дали стената на отвора се напуква след изпитване на термичен шок (288℃/10 пъти) и дали е квалифицирана дължина на пукнатината

Използвайте SEM за наблюдение на микроструктурата, енергийно-дисперсионна спектроскопия (EDS) за откриване на елементния състав и рентгенови лъчи за откриване на вътрешни дефекти.

Оптимизирайте процеса на галванопластика, за да намалите кухините в отворите, да засилите адхезията на слоя спояваща маска и да избегнете електрохимична миграция, причинена от фактори на околната среда.

При нормални условия на употреба, може да достигне 5-10 години, а суровите условия (висока температура, висока влажност) ще го съкратят до 2-3 години.

Включително SMT лепене, BGA заваряване и вмъкване на компоненти, с изискване за точност на SMT лепене от ±50μm.

Необходимо е да се контролира налягането на залепване на 0,5-1,0 kg/cm², за да се предотврати срутване на микроотворите на компонентите, а пиковата температура на кривата на пещта за преформатиране е 230-245 ℃.

Необходимо е прецизно да се контролира копланарността на спойките (

Оптимизирайте дебелината на печата на спояващата паста (100-120μm), използвайте запояване с азотна защита и съдържанието на кислород е

Температурата на повторна обработка трябва да се контролира под 260℃, а времето трябва да бъде

Подходящ за микроотвори с диаметър на отвора ≥0,3 мм, изискващи двойно-вълново запояване или селективно вълново запояване, с височина на вълната на спойката 25-35 мм.

Дайте предимство на безоловна спояваща паста (сплав SnAgCu) с точка на топене 217℃, ниво на активност на флюса RMA и остатъчно съпротивление на изолацията >10^10Ω.

Намалете съдържанието на метал в спояващата паста до 90-92%, оптимизирайте дизайна на отвора на шаблона и процентът на дефекти на спояващите мъниста може да бъде намален до под 0,1%.

Използвайте почистващи препарати на водна основа при температура 50-60℃ за 3-5 минути, за да се гарантира, че концентрацията на остатъчни йони е

Задайте точността на откриване на ±25μm и прага на контраста на 30-50%, което може да открие повече от 95% от дефектите при сглобяване.

Разходите за материали представляват 40-50%, разходите за обработка 30-40%, а разходите за инспекция и опаковане 10-20%.

Диаметър на отвора, брой слоеве, процес на обработка на повърхността, вид материал. Всяко намаление от 10 μm на минималния диаметър на отвора увеличава разходите с 15-20%.

Оптимизирайте дизайна, за да намалите броя на слоевете, да използвате стандартизирани материали и да увеличите производствените партиди, което може да намали разходите с 10-30%.

Производственият цикъл за конвенционалните процеси е 7-10 дни, а спешните поръчки могат да бъдат компресирани до 3-5 дни, но цената се увеличава с 20-30%.

Внедрете автоматизирани производствени линии, оптимизирайте технологичните процеси и увеличете степента на използване на оборудването за лазерно пробиване до над 80%.

Месечният производствен капацитет на една производствена линия е около 5 000-10 000 кубически метра, в зависимост от конфигурацията на оборудването и сложността на процеса.

Цената на малките партиди (1000㎡), главно поради настройката на машината и разпределението на фиксираните разходи.

Изчислено цялостно по площ (юани/㎡), брой слоеве, диаметър на отвора и др. Таксата за обработка за типична 8-слойна 0,1 мм микровиа платка е около 2000-3000 юана/㎡.

Чрез оптимизация на DFM дизайна, облекчаването на изискванията за толеранс при условие че се постигат необходимите характеристики, може да намали разходите с повече от 15%.

Инвестицията в цялостно оборудване за производствена линия е около 10-20 милиона юана, включително лазерни пробивни машини, линии за галванизиране, ламинатори и др.

Развитие към по-малки диаметри на отворите (20 слоя), по-ниски загуби и интегрирана опаковка.

Необходимо е да се постигнат диаметри на отворите за вертикално свързване

Използва се за оптимизиране на параметрите на процеса и интелигентно откриване на дефекти, което може да увеличи добива с 5-10% и ефективността на откриване с 30%.

Лабораторно производство на отвори с диаметър 10 μm е постигнато, но масовото производство е изправено пред предизвикателства, свързани с материалите, оборудването и разходите.

Постигнете безпроблемна връзка между чипове и печатни платки чрез високоплътна взаимосвързване, скъсете пътищата за предаване на сигнала и подобрете производителността на системата.

Използвайте екологично чисти материали и процеси, със съдържание на тежки метали в отпадъчните води

Изискват се материали с ниска диелектрична константа (Dk

Необходимо е да се решат проблемите с напукване на стените на отворите и отлепване на медния слой по време на огъване, с радиус на огъване ≥3 мм.

Постигнете цялостно наблюдение на процесите и автоматизирано производство чрез дигитални фабрики, с повишена ефективност на производството с повече от 50%.

Изискват изключително ниски загуби и висока стабилност на взаимосвързването, като диаметрите на отворите и ширините на линиите се контролират на субмикронно ниво, за да се осигури предаване на квантови сигнали.

Използвайте 6-10-слойни HDI платки с диаметър на отвора 0,075 мм, за да постигнете висока плътност на интеграция на чипове, камери и др., което представлява 30-40% от цената на дънната платка на мобилния телефон.

Изискват се платки с ниски загуби (Df

Необходимо е да се отговори на изискванията за високоскоростно свързване на множество процесори, да се използва технология за обратно пробиване за елиминиране на закъснения и забавяне на предаването на сигнала

Преминава сертификат AEC-Q100, температурна устойчивост в диапазон от -40℃~125℃ и преминава 1000-часов тест със солен спрей.