Circuit imprimé microporeux

Une carte de circuit imprimé (PCB) fabriquée à l'aide de la technologie de gravure laser ou plasma avec un diamètre de trou inférieur à 0,15 mm (l'industrie utilise généralement 0,1 mm comme norme), utilisée pour l'interconnexion haute densité.

Le diamètre des trous est plus de 50 % inférieur à celui des circuits imprimés ordinaires, la largeur/l'espacement des lignes peut atteindre 30 μm/30 μm, la densité de câblage est augmentée de 2 à 3 fois, et il convient à la transmission de signaux à haute fréquence et à grande vitesse.

Selon le procédé, on distingue les vias borgnes (conduction unilatérale), les vias enterrés (conduction interne) et les vias traversants (traversant toute la carte). Le diamètre des vias borgnes est généralement compris entre 50 et 100 µm.

Largement utilisé dans des scénarios d'intégration à haute densité tels que les smartphones (représentant plus de 60 %), les stations de base 5G, les cartes mères de serveurs et l'encapsulation de puces d'IA.

Elle a émergé après la maturation de la technologie de perçage laser dans les années 1990. Le procédé courant actuel permet d'obtenir un diamètre de trou de 30 μm, et le diamètre minimal enregistré est de 15 μm.

Le diamètre minimal des trous pour la production industrielle de masse peut atteindre 50 μm, et la limite en laboratoire est de 15 μm, mais le coût augmente de façon exponentielle avec la diminution du diamètre des trous.

En règle générale, le rapport d'aspect ne dépasse pas 1:1, et des procédés spéciaux peuvent atteindre 1:0,8. Un rapport d'aspect trop élevé est susceptible d'entraîner un remplissage insuffisant par électroplacage.

L'espacement minimal recommandé est de ≥80μm pour assurer l'intégrité de la couche de cuivre autocatalytique et réduire le risque de courts-circuits.

Il est recommandé d'utiliser un empilement alterné de cartes centrales et de préimprégnés, avec une épaisseur diélectrique intercouche contrôlée à 50-75 μm pour assurer la qualité de transmission du signal.

Il est nécessaire de prêter attention à la capacité parasite du trou (valeur typique

Pour le raccordement BGA, on privilégie une conception avec vias borgnes. Chaque pastille correspond à 1 ou 2 microvias, et la largeur de la ligne de raccordement est d'au moins 40 µm.

Réalisez une connexion multipoint entre les plans d'alimentation/de masse par l'intermédiaire de microvias, avec un espacement ≤5 mm, afin de réduire l'impédance entre les plans.

Augmentez la densité des vias de dissipation de chaleur (recommandé ≥10 vias/cm²), avec un diamètre de trou ≥80μm, pour améliorer l'efficacité de la conduction thermique.

L'ouverture du masque de soudure doit être de 20 à 30 µm plus grande que le diamètre du trou de chaque côté afin d'éviter que l'encre du masque de soudure ne bloque le trou.

Adoptez un processus de construction pour augmenter le nombre de couches de câblage et utilisez des vias borgnes et enterrés au lieu de vias traversants, ce qui peut augmenter la densité de câblage de plus de 30 %.

Y compris le perçage laser (CO₂, laser UV), la gravure plasma et le perçage mécanique (convient uniquement aux trous de grand diamètre), le perçage laser représentant plus de 80 %.

Le laser CO₂ est adapté aux diamètres de trous de 0,075 à 0,15 mm à faible coût ; le laser UV peut traiter des microvias

La vitesse de perçage du laser CO₂ est d'environ 5 000 à 10 000 trous par minute, et celle du laser UV est d'environ 2 000 à 5 000 trous par minute.

La précision de positionnement du perçage laser est de ±25μm, celle du perçage mécanique est de ±50μm et le laser UV peut atteindre une haute précision de ±15μm.

Le perçage laser assisté par l'azote permet de contrôler la hauteur de la bavure à 5 μm près, ou le dégraissage au plasma peut être utilisé.

Un procédé de galvanoplastie traversante est nécessaire, avec une épaisseur de cuivrage contrôlée à 25-35 μm et une uniformité d'épaisseur de cuivre dans le trou ≥ 85 %.

Déposer une couche de cuivre de 0,3 à 0,5 µm sur la paroi isolante du trou afin de créer une base conductrice. La concentration en ions palladium dans la solution d'activation doit être maintenue entre 2 et 5 ppm.

La température de lamination est de 180 à 210 °C, la pression est de 300 à 500 psi et la vitesse de chauffage est de 1 à 2 °C/minute pour assurer un durcissement uniforme de la couche diélectrique.

Le niveau de vide doit être inférieur à -95 kPa. Précuire le préimprégné au stade B avant la lamination permet de réduire le taux de défauts de bulles à moins de 0,5 %.

Les plus courantes sont l'or par immersion (épaisseur 0,05-0,1 µm), l'OSP (épaisseur du film 0,2-0,5 µm) et l'argent par immersion (0,1-0,3 µm). L'or par immersion offre la plus grande fiabilité.

Il est nécessaire de contrôler la viscosité de l'encre à 80-120 Pa・s et d'utiliser un processus de bouchage sous vide pour éviter les résidus d'encre dans les trous, avec un taux de blocage des trous ≤1%.

La découpe laser est utilisée lorsque la précision de forme requise est inférieure à ±0,1 mm. Pour les exigences conventionnelles, on peut utiliser des fraises à une vitesse de 20 000 à 30 000 tr/min.

Y compris les parois rugueuses des trous (rugosité Ra > 1,5 μm), les vides dans les trous (taux de vide > 5 %), la déviation des trous (> ± 30 μm), etc.

Le nettoyage au plasma est utilisé pour éliminer les résidus de perçage, de sorte que la rugosité de surface Ra de la paroi du trou ≤1,0μm.

Le rendement global, avec des procédés éprouvés, est d'environ 85 à 92 %. Plus le diamètre du trou est petit, plus le rendement est faible. Le rendement des microvias de 50 µm est d'environ 80 %.

Y compris FR-4 (constante diélectrique 4,2-4,5), les cartes à haute vitesse (telles que Rogers 4350B, Dk=3,66), la résine BT, etc.

Les cartes à haute vitesse ont une tangente de perte plus faible (Df

Utilisé pour le collage intercouche, avec une teneur en colle contrôlée à 40-50 % et une fluidité à 20-30 % pour assurer l'uniformité du diélectrique après laminage.

Pour la couche interne, une feuille de cuivre de 18 µm ou 35 µm est recommandée. Pour la couche externe, une feuille de 18 µm permet de réduire les pertes de signal. Les cartes HDI utilisent souvent une feuille de cuivre ultra-mince de 9 µm.

Il doit répondre aux exigences de résistance à la température (pas de décollement à 260℃/10s), de résistance d'isolation (>10^12Ω) et d'adhérence (niveau de test de coupe croisée 0).

Il est recommandé d'utiliser une feuille de cuivre RTF (traitement inversé) avec une rugosité Ra

Privilégiez les matériaux à faible constante diélectrique (Dk

Ils doivent se conformer à la directive RoHS 2.0, avec une teneur en halogènes (chlore + brome)

Le matériau de base FR-4 est le moins cher. Les cartes haute vitesse coûtent 3 à 5 fois plus cher que le FR-4, et la résine BT se situe entre les deux.

Le matériau de base doit être stocké à une température inférieure à 25 °C et à une humidité relative inférieure à 60 %. Le préimprégné doit être congelé à -18 °C et sa durée de conservation est de 6 à 12 mois.

Y compris l'inspection visuelle, la mesure du diamètre des trous, le test d'épaisseur du cuivre des trous, le test d'impédance et l'analyse de la section transversale.

Utilisez un instrument de mesure d'images bidimensionnel (précision ±1 μm) ou un microscope électronique à balayage (MEB). L'inspection optique automatisée (AOI) peut être utilisée pour le contrôle par lots.

Les normes IPC exigent que l'épaisseur du cuivre dans le trou soit ≥20μm et que le rapport entre l'épaisseur moyenne du cuivre et l'épaisseur minimale du cuivre soit ≤1,5, détecté par la méthode de section transversale métallographique.

Utilisez un analyseur de réseau avec une plage de fréquences de test de 1 à 10 GHz, et l'écart d'impédance doit être contrôlé à ±10 %.

Il peut observer visuellement la qualité de la paroi du trou, l'épaisseur de la couche de cuivre et l'état de liaison intercouche, avec une précision de découpe de ±5μm.

Y compris un test de contrainte thermique (260℃/10 fois), un test de tenue à la tension (500 V CC/1 minute) et un test de cycle température-humidité (-40℃~85℃).

Observer si la paroi du trou se fissure après un test de choc thermique (288℃/10 fois), et une longueur de fissure

Utilisez le MEB pour observer la microstructure, la spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS) pour détecter la composition élémentaire et les rayons X pour détecter les défauts internes.

Optimiser le processus de galvanoplastie pour réduire les vides dans les trous, renforcer l'adhérence de la couche de masque de soudure et éviter la migration électrochimique causée par des facteurs environnementaux.

Dans des conditions d'utilisation normales, sa durée de vie peut atteindre 5 à 10 ans, et dans des environnements difficiles (température élevée, humidité élevée), elle sera réduite à 2 ou 3 ans.

Y compris le collage SMT, le soudage BGA et l'insertion de composants, avec une exigence de précision de collage SMT de ±50μm.

Il est nécessaire de contrôler la pression de collage à 0,5-1,0 kg/cm² pour éviter l'effondrement des microvias des composants, et la température maximale de la courbe du four de refusion est de 230-245℃.

Il est nécessaire de contrôler précisément la coplanarité des billes de soudure (

Optimisez l'épaisseur d'impression de la pâte à braser (100-120 μm), utilisez une brasure par refusion protégée à l'azote et la teneur en oxygène est

La température de retouche doit être maintenue en dessous de 260 °C et la durée doit être inférieure à 90 secondes afin d'éviter le décollement de la couche de cuivre sur la paroi du trou.

Convient aux microvias avec un diamètre de trou ≥0,3 mm, nécessitant une soudure à double vague ou une soudure à vague sélective, avec une hauteur de vague de soudure de 25 à 35 mm.

Privilégiez la pâte à braser sans plomb (alliage SnAgCu) avec un point de fusion de 217℃, un niveau d'activité de flux RMA et une résistance d'isolation résiduelle >10^10Ω.

En réduisant la teneur en métal de la pâte à braser à 90-92 %, en optimisant la conception de l'ouverture du pochoir, le taux de défauts des perles de soudure peut être réduit à moins de 0,1 %.

Utilisez des agents de nettoyage à base d'eau à une température de 50 à 60 °C pendant 3 à 5 minutes pour vous assurer que la concentration d'ions résiduels est

Réglez la précision de détection à ±25μm et le seuil de contraste à 30-50 %, ce qui permet de détecter plus de 95 % des défauts d'assemblage.

Les coûts des matières premières représentent 40 à 50 %, les coûts de traitement 30 à 40 % et les coûts d'inspection et d'emballage 10 à 20 %.

Diamètre des trous, nombre de couches, traitement de surface, type de matériau : chaque réduction de 10 µm du diamètre minimal des trous entraîne une augmentation des coûts de 15 à 20 %.

Optimisez la conception pour réduire le nombre de couches, utilisez des matériaux standardisés et augmentez les lots de production, ce qui peut réduire les coûts de 10 à 30 %.

Le cycle de production des procédés conventionnels est de 7 à 10 jours, et les commandes urgentes peuvent être réduites à 3 à 5 jours, mais le coût augmente de 20 à 30 %.

Adopter des lignes de production automatisées, optimiser les flux de processus et augmenter le taux d'utilisation des équipements de perçage laser à plus de 80 %.

La capacité de production mensuelle d'une seule ligne de production est d'environ 5 000 à 10 000 m², en fonction de la configuration des équipements et de la complexité du processus.

Le coût des petits lots (1000㎡), principalement en raison de la mise en place de la machine et de l'allocation des coûts fixes.

Le coût de traitement d'une carte microvia typique à 8 couches de 0,1 mm est d'environ 2000 à 3000 yuans/m².

Grâce à l'optimisation de la conception DFM, l'assouplissement des exigences de tolérance, tout en respectant les performances, peut réduire les coûts de plus de 15 %.

L'investissement dans une ligne de production complète s'élève à environ 10 à 20 millions de yuans, comprenant des machines de perçage laser, des lignes de galvanoplastie, des lamineuses, etc.

Développement vers des diamètres de trous plus petits (20 couches), des pertes plus faibles et un conditionnement intégré.

Il est nécessaire d'obtenir des diamètres de trous d'interconnexion verticaux

Utilisé pour l'optimisation des paramètres de processus et la détection intelligente des défauts, ce qui peut augmenter le rendement de 5 à 10 % et l'efficacité de détection de 30 %.

La fabrication en laboratoire de trous de 10 μm de diamètre a été réalisée, mais la production en série se heurte à des défis liés aux matériaux, aux équipements et aux coûts.

Réalisez une connexion transparente entre les puces et les circuits imprimés grâce à une interconnexion haute densité, raccourcissez les trajets de transmission des signaux et améliorez les performances du système.

Utiliser des matériaux et des procédés respectueux de l'environnement, avec une teneur en métaux lourds dans les eaux usées rejetées inférieure à 1 ppm et une consommation d'énergie réduite de 20 %.

Il faut des matériaux à faible constante diélectrique (Dk

Il est nécessaire de résoudre les problèmes de fissuration des parois du trou et de décollement de la couche de cuivre lors du pliage, avec un rayon de pliage ≥3 mm.

Réalisez un suivi complet des processus et une production automatisée grâce aux usines numériques, avec une efficacité de production accrue de plus de 50 %.

Exiger une interconnexion à très faibles pertes et à haute stabilité, avec des diamètres de trous et des largeurs de lignes contrôlés au niveau submicronique pour assurer la transmission du signal quantique.

Utilisez des cartes HDI à 6-10 couches avec un diamètre de trou de 0,075 mm pour obtenir une intégration haute densité de puces, de caméras, etc., représentant 30 à 40 % du coût de la carte mère du téléphone portable.

Exiger des cartes à faibles pertes (Df＜0,003), prendre en charge les bandes de fréquences supérieures à 28 GHz et la dissipation de chaleur via une densité ≥15 vias/cm².

Il est nécessaire de répondre à l'interconnexion à haut débit de plusieurs processeurs, d'utiliser la technologie de perçage arrière pour éliminer les stubs et un délai de transmission du signal

Certification AEC-Q100 obtenue, plage de résistance à la température de -40℃ à 125℃, et test de brouillard salin réussi pendant 1000 heures.