Mikroporézní deska plošných spojů

Deska plošných spojů (PCB) vyrobená technologií laserového nebo plazmového leptání s průměrem otvoru menším než 0,15 mm (v průmyslu se obvykle používá jako standard 0,1 mm), používaná pro propojení s vysokou hustotou.

Průměr otvoru je o více než 50 % menší než u běžných desek plošných spojů, šířka/rozteč čar může dosáhnout 30 μm/30 μm, hustota zapojení se zvyšuje 2–3krát a je vhodný pro vysokofrekvenční a vysokorychlostní přenos signálu.

Podle procesu se dělí na slepé průchodky (jednostranné vedení), zapuštěné průchodky (vnitřní vedení) a průchozí průchodky (skrz celou desku). Běžný rozsah průměrů slepých průchodek je 50-100 μm.

Široce se používá ve scénářích s vysokou hustotou integrace, jako jsou chytré telefony (více než 60 %), základnové stanice 5G, základní desky serverů a pouzdra čipů pro umělou inteligenci.

Objevil se po rozvoji technologie laserového vrtání v 90. letech 20. století. Současný běžný proces umožňuje dosáhnout průměru otvoru 30 μm a minimální rekordní průměr otvoru je 15 μm.

Minimální průměr otvoru pro průmyslovou hromadnou výrobu může dosáhnout 50 μm a laboratorní limit je 15 μm, ale náklady exponenciálně rostou se zmenšujícím se průměrem otvoru.

Poměr stran obecně nepřesahuje 1:1 a speciální procesy mohou dosáhnout 1:0,8. Příliš vysoký poměr stran pravděpodobně způsobí špatnou galvanickou výplň.

Doporučená minimální rozteč je ≥80 μm, aby byla zajištěna integrita vrstvy bezproudého mědění a snížilo se riziko zkratů.

Doporučuje se používat střídavé stohování desek s jádrem a prepregů s tloušťkou dielektrika mezi vrstvami regulovanou na 50-75 μm, aby byla zajištěna kvalita přenosu signálu.

Je nutné dbát na parazitní kapacitu otvoru (typická hodnota

Pro rozvětvení BGA se preferuje konstrukce se slepými otvory. Každá ploška odpovídá 1–2 mikrootvorům a šířka rozvětvení není menší než 40 μm.

Pro snížení impedance mezi napájecími/uzemňovacími rovinami realizujte vícebodové propojení pomocí mikroprůchodek s roztečí ≤ 5 mm.

Zvyšte hustotu propojovacích otvorů pro odvod tepla (doporučeno ≥10 propojovacích otvorů/cm²) s průměrem otvoru ≥80 μm pro zlepšení účinnosti vedení tepla.

Otvor pájecí masky by měl být na každé straně o 20–30 μm větší než průměr otvoru, aby se zabránilo zablokování inkoustem pájecí masky otvoru.

Zvyšte počet vrstev zapojení pomocí postupu navyšování a používejte slepé a zapuštěné propojovací otvory místo průchozích, což může zvýšit hustotu zapojení o více než 30 %.

Včetně laserového vrtání (CO₂, UV laser), plazmového leptání a mechanického vrtání (vhodné pouze pro větší průměry otvorů), přičemž laserové vrtání tvoří více než 80 %.

CO₂ laser je vhodný pro otvory o průměru 0,075–0,15 mm s nízkými náklady; UV laser dokáže zpracovat mikrootvory

Rychlost vrtání CO₂ laserem je přibližně 5 000–10 000 otvorů za minutu a UV laserem přibližně 2 000–5 000 otvorů za minutu.

Přesnost polohování laserového vrtání je ±25 μm, mechanického vrtání ±50 μm a UV laser dokáže dosáhnout vysoké přesnosti ±15 μm.

Vrtání laserem s pomocí dusíku může regulovat výšku otřepu v rozmezí 5 μm nebo lze použít plazmové odstraňování šmouh.

Je vyžadován proces galvanického pokovování průchozím otvorem s tloušťkou měděného pokovení kontrolovanou na 25-35 μm a rovnoměrností tloušťky mědi v otvoru ≥85 %.

Na stěnu izolačního otvoru naneste vrstvu mědi o tloušťce 0,3–0,5 μm, která vytvoří vodivý podklad. Koncentraci iontů palladia v aktivačním roztoku je třeba regulovat na 2–5 ppm.

Teplota laminace je 180-210 ℃, tlak je 300-500 psi a rychlost ohřevu je 1-2 ℃/min, aby se zajistilo rovnoměrné vytvrzení dielektrické vrstvy.

Stupeň vakua musí být nižší než -95 kPa. Před laminací nechte prepreg předvytvrdit do fáze B, čímž se míra vzniku bublin sníží pod 0,5 %.

Mezi běžné patří imerzní zlato (tloušťka 0,05–0,1 μm), OSP (tloušťka filmu 0,2–0,5 μm) a imerzní stříbro (0,1–0,3 μm). Imerzní zlato má nejvyšší spolehlivost.

Je nutné regulovat viskozitu inkoustu na 80-120 Pa·s a použít proces vakuového ucpávání, aby se zabránilo usazování zbytků inkoustu v otvorech, s mírou ucpávání otvorů ≤1 %.

Řezání laserem se používá, když je požadavek na přesnost tvaru

Včetně drsných stěn otvorů (drsnost Ra > 1,5 μm), dutin v otvorech (poměr pórovitosti > 5 %), odchylek otvoru (> ± 30 μm) atd.

Plazmové čištění se používá k odstranění zbytků po vrtání, takže drsnost povrchu Ra stěny otvoru ≤ 1,0 μm.

Celkový výtěžek u zralých procesů je asi 85-92 %. Čím menší je průměr otvoru, tím nižší je výtěžek. Výtěžek mikrootvorů o velikosti 50 μm je asi 80 %.

Včetně FR-4 (dielektrická konstanta 4,2-4,5), vysokorychlostních desek (jako je Rogers 4350B, Dk=3,66), pryskyřice BT atd.

Vysokorychlostní desky mají nižší tangens ztrát (Df

Používá se pro mezivrstvé spojování s obsahem lepidla řízeným na 40-50 % a tekutostí na 20-30 %, aby byla zajištěna rovnoměrnost dielektrika po laminaci.

Pro vnitřní vrstvu se doporučuje měděná fólie o tloušťce 18 μm nebo 35 μm. Pro vnější vrstvu lze použít 18 μm ke snížení ztráty signálu. Desky HDI často používají ultratenkou měděnou fólii o tloušťce 9 μm.

Musí splňovat teplotní odolnost (bez odlupování při 260 ℃/10 s), izolační odpor (> 10^12 Ω) a přilnavost (zkouška křížovým řezem úroveň 0).

Doporučuje se použít měděnou fólii s RTF (reverzní úprava) a drsností Ra

Preferujte materiály s nízkou dielektrickou konstantou (Dk

Musí splňovat směrnici RoHS 2.0 s obsahem halogenů (chlor + brom)

Základní materiál FR-4 má nejnižší cenu. Vysokorychlostní desky stojí 3–5krát více než FR-4 a pryskyřice BT je někde mezi tím.

Základní materiál musí být skladován při teplotě do 25 °C a vlhkosti

Včetně vizuální kontroly, měření průměru otvoru, testu tloušťky mědi otvoru, testu impedance a analýzy průřezu.

Použijte přístroj pro měření dvourozměrného obrazu (přesnost ±1 μm) nebo rastrovací elektronový mikroskop (SEM). Pro detekci dávek lze použít automatickou optickou kontrolu (AOI).

Normy IPC vyžadují, aby tloušťka mědi v otvoru byla ≥20 μm a poměr průměrné tloušťky mědi k minimální tloušťce mědi byl ≤1,5, detekováno metalografickou metodou průřezu.

Použijte analyzátor sítě s testovacím frekvenčním rozsahem 1–10 GHz a odchylka impedance by měla být kontrolována v rozmezí ±10 %.

Dokáže vizuálně sledovat kvalitu stěny otvoru, tloušťku měděné vrstvy a stav mezivrstvého spojení s přesností řezu ±5 μm.

Včetně testu tepelného namáhání (260 ℃/10krát), testu výdržného napětí (500 V DC/1 minuta) a testu teplotně-vlhkostních cyklů (-40 ℃~85 ℃).

Po zkoušce tepelným šokem (288 ℃/10krát) sledujte, zda stěna otvoru praskne a zda je délka trhliny

K pozorování mikrostruktury použijte SEM, k detekci elementárního složení energiově disperzní spektroskopii (EDS) a k detekci vnitřních defektů rentgenovou spektroskopii.

Optimalizujte proces galvanického pokovování, abyste snížili počet dutin v otvorech, posílili přilnavost vrstvy pájecí masky a zabránili elektrochemické migraci způsobené faktory prostředí.

Za normálních podmínek používání může dosáhnout 5–10 let a v náročných podmínkách (vysoká teplota, vysoká vlhkost) se zkrátí na 2–3 roky.

Včetně SMT pastování, BGA svařování a vkládání součástek s požadavkem na přesnost SMT pastování ±50 μm.

Je nutné regulovat tlak lepení na 0,5-1,0 kg/cm², aby se zabránilo zhroucení mikrootvorů součástek, a maximální teplota křivky reflow pece je 230-245 ℃.

Je nutné přesně kontrolovat koplanaritu pájecích kuliček (

Optimalizujte tloušťku tisku pájecí pasty (100–120 μm), používejte pájení reflow s ochranou dusíkem a obsah kyslíku

Teplota přepracování by měla být udržována pod 260 ℃ a doba přepracování by měla být

Vhodné pro mikrootvory s průměrem otvoru ≥0,3 mm, vyžadující dvouvlnové pájení nebo selektivní vlnové pájení, s výškou pájecí vlny 25-35 mm.

Upřednostňujte bezolovnatou pájecí pastu (slitina SnAgCu) s bodem tání 217 ℃, úrovní aktivity tavidla RMA a zbytkovým izolačním odporem >10^10Ω.

Snižte obsah kovu v pájecí pastě na 90–92 %, optimalizujte design otvoru šablony a míru vadnosti pájecích kuliček lze snížit pod 0,1 %.

Používejte čisticí prostředky na vodní bázi při teplotě 50–60 °C po dobu 3–5 minut, aby koncentrace zbytkových iontů byla

Nastavte přesnost detekce na ±25 μm a práh kontrastu na 30–50 %, což dokáže detekovat více než 95 % vad montáže.

Náklady na materiál tvoří 40–50 %, náklady na zpracování 30–40 % a náklady na kontrolu a balení 10–20 %.

Průměr otvoru, počet vrstev, proces povrchové úpravy, typ materiálu. Každé zmenšení minimálního průměru otvoru o 10 μm zvyšuje náklady o 15–20 %.

Optimalizujte návrh pro snížení počtu vrstev, použití standardizovaných materiálů a zvýšení výrobních dávek, což může snížit náklady o 10–30 %.

Výrobní cyklus u konvenčních procesů je 7–10 dní a urgentní objednávky lze zkrátit na 3–5 dní, ale náklady se zvyšují o 20–30 %.

Zaveďte automatizované výrobní linky, optimalizujte procesní toky a zvyšte míru využití laserového vrtacího zařízení na více než 80 %.

Měsíční výrobní kapacita jedné výrobní linky je přibližně 5 000–10 000 m², v závislosti na konfiguraci zařízení a složitosti procesu.

Náklady na malé šarže (1000 m²), a to především kvůli nastavení stroje a alokaci fixních nákladů.

Vypočítáno komplexně podle plochy (jüanů/㎡), počtu vrstev, průměru otvoru atd. Poplatek za zpracování typické 8vrstvé 0,1mm mikroprocesorové desky je přibližně 2000–3000 juanů/㎡.

Prostřednictvím optimalizace návrhu DFM může uvolnění tolerančních požadavků za předpokladu splnění výkonnosti snížit náklady o více než 15 %.

Investice do kompletního vybavení výrobní linky se pohybuje kolem 10–20 milionů juanů, včetně laserových vrtaček, galvanických linek, laminátorů atd.

Vývoj směrem k menším průměrům otvorů (20 vrstev), nižším ztrátám a integrovanému pouzdru.

Pro splnění požadavků na stohování čipů je nutné dosáhnout průměru otvorů pro vertikální propojení

Používá se pro optimalizaci procesních parametrů a inteligentní detekci vad, což může zvýšit výtěžnost o 5–10 % a účinnost detekce o 30 %.

Laboratorní výroba otvorů o průměru 10 μm byla dosažena, ale hromadná výroba čelí problémům s materiálem, vybavením a náklady.

Dosáhněte bezproblémového propojení mezi čipy a deskami plošných spojů díky propojení s vysokou hustotou, zkraťte cesty přenosu signálu a zlepšete výkon systému.

Používejte ekologicky šetrné materiály a procesy s obsahem těžkých kovů ve vypouštěných odpadních vodách

Vyžadují materiály s nízkou dielektrickou konstantou (Dk

Je nutné vyřešit problémy s praskáním stěn otvoru a odlupováním měděné vrstvy během ohýbání s poloměrem ohybu ≥3 mm.

Dosáhněte plného monitorování procesů a automatizované výroby prostřednictvím digitálních továren se zvýšením efektivity výroby o více než 50 %.

Vyžadují extrémně nízké ztráty a vysokou stabilitu propojení, s průměry otvorů a šířkami čar řízenými na submikronové úrovni pro zajištění kvantového přenosu signálu.

Pro dosažení vysoké hustoty integrace čipů, kamer atd. použijte 6-10vrstvé desky HDI s průměrem otvoru 0,075 mm, což představuje 30-40 % ceny základní desky mobilního telefonu.

Vyžadují desky s nízkými ztrátami (Df

Potřeba splnit vysokorychlostní propojení více procesorů, použít technologii zpětného vrtání k eliminaci pahýlů a zpoždění přenosu signálu

Splňuje certifikaci AEC-Q100, teplotní odolnost v rozsahu -40 ℃ ~ 125 ℃ a splňuje 1000hodinový test solné mlhy.