माइक्रो पोरस पीसीबी

लेजर या प्लाज्मा एचिंग तकनीक का उपयोग करके निर्मित एक प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (पीसीबी) जिसमें छेद का व्यास 0.15 मिमी से कम होता है (उद्योग में आमतौर पर 0.1 मिमी को मानक के रूप में उपयोग किया जाता है), जिसका उपयोग उच्च-घनत्व वाले इंटरकनेक्शन के लिए किया जाता है।

इसका छेद का व्यास सामान्य पीसीबी की तुलना में 50% से अधिक छोटा है, लाइन की चौड़ाई/अंतराल 30μm/30μm तक पहुंच सकती है, वायरिंग घनत्व 2-3 गुना बढ़ जाता है, और यह उच्च आवृत्ति और उच्च गति वाले सिग्नल संचरण के लिए उपयुक्त है।

इस प्रक्रिया के अनुसार, इन्हें ब्लाइंड वाया (एक तरफा चालन), बरीड वाया (आंतरिक चालन) और थ्रू वाया (पूरे बोर्ड से होकर गुजरने वाला) में विभाजित किया जाता है। ब्लाइंड वाया का सामान्य व्यास 50-100μm के बीच होता है।

स्मार्टफोन (जो 60% से अधिक हिस्सा हैं), 5G बेस स्टेशन, सर्वर मदरबोर्ड और एआई चिप पैकेजिंग जैसे उच्च-घनत्व एकीकरण परिदृश्यों में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

यह तकनीक 1990 के दशक में लेजर ड्रिलिंग तकनीक के परिपक्व होने के बाद अस्तित्व में आई। वर्तमान में प्रचलित प्रक्रिया से 30 माइक्रोमीटर व्यास का छेद बनाया जा सकता है, और न्यूनतम छेद व्यास का रिकॉर्ड 15 माइक्रोमीटर है।

औद्योगिक बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए न्यूनतम छेद का व्यास 50μm तक पहुंच सकता है, और प्रयोगशाला की सीमा 15μm है, लेकिन छेद के व्यास में कमी के साथ लागत तेजी से बढ़ती है।

सामान्यतः, आस्पेक्ट रेशियो 1:1 से अधिक नहीं होता है, और विशेष प्रक्रियाओं में यह 1:0.8 तक पहुँच सकता है। बहुत अधिक आस्पेक्ट रेशियो से इलेक्ट्रोप्लेटिंग फिलिंग में खराबी आने की संभावना होती है।

इलेक्ट्रोलेस कॉपर प्लेटिंग परत की अखंडता सुनिश्चित करने और शॉर्ट सर्किट के जोखिम को कम करने के लिए अनुशंसित न्यूनतम दूरी ≥80μm है।

सिग्नल संचरण की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए कोर बोर्ड और प्रीप्रेग्स की वैकल्पिक स्टैकिंग का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, जिसमें इंटरलेयर डाइइलेक्ट्रिक की मोटाई को 50-75μm पर नियंत्रित किया जाता है।

होल की परजीवी धारिता (विशिष्ट मान

बीजीए फैन-आउट के लिए, ब्लाइंड वाया डिज़ाइन को प्राथमिकता दी जाती है। प्रत्येक पैड 1-2 माइक्रोविया के अनुरूप होता है, और फैन-आउट लाइन की चौड़ाई 40μm से कम नहीं होती है।

माइक्रोविया के माध्यम से पावर/ग्राउंड प्लेन के बीच मल्टी-पॉइंट कनेक्शन स्थापित करें, जिसमें प्लेन के बीच की दूरी ≤5 मिमी हो, ताकि प्लेन के बीच प्रतिबाधा को कम किया जा सके।

ऊष्मा चालन दक्षता में सुधार के लिए, ऊष्मा अपव्यय करने वाले छिद्रों का घनत्व बढ़ाएँ (अनुशंसित ≥10 छिद्र/सेमी²), जिनका व्यास ≥80μm हो।

सोल्डर मास्क की स्याही को छेद को अवरुद्ध करने से रोकने के लिए, सोल्डर मास्क का खुला भाग छेद के व्यास से प्रत्येक तरफ 20-30μm बड़ा होना चाहिए।

वायरिंग की परतों की संख्या बढ़ाने के लिए बिल्ड-अप प्रक्रिया अपनाएं, और थ्रू वाया के बजाय ब्लाइंड और बरीड वाया का उपयोग करें, जिससे वायरिंग घनत्व में 30% से अधिक की वृद्धि हो सकती है।

इसमें लेजर ड्रिलिंग (CO₂, UV लेजर), प्लाज्मा एचिंग और मैकेनिकल ड्रिलिंग (केवल बड़े छेद व्यास के लिए उपयुक्त) शामिल हैं, जिसमें लेजर ड्रिलिंग का हिस्सा 80% से अधिक है।

CO₂ लेजर कम लागत में 0.075-0.15 मिमी व्यास के छेदों के लिए उपयुक्त है; यूवी लेजर 50 μm से कम के माइक्रोविया को संसाधित कर सकता है, लेकिन उपकरण की लागत 3-5 गुना अधिक है।

CO₂ लेजर की ड्रिलिंग गति लगभग 5,000-10,000 छेद प्रति मिनट है, और UV लेजर की ड्रिलिंग गति लगभग 2,000-5,000 छेद प्रति मिनट है।

लेजर ड्रिलिंग की स्थिति निर्धारण सटीकता ±25μm है, यांत्रिक ड्रिलिंग की ±50μm है, और यूवी लेजर ±15μm की उच्च परिशुद्धता प्राप्त कर सकता है।

नाइट्रोजन-सहायता प्राप्त लेजर ड्रिलिंग से बर्र की ऊंचाई को 5μm के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है, या प्लाज्मा डिस्मीयरिंग का उपयोग किया जा सकता है।

एक थ्रू-होल इलेक्ट्रोप्लेटिंग प्रक्रिया की आवश्यकता है, जिसमें कॉपर प्लेटिंग की मोटाई 25-35μm पर नियंत्रित की जाती है, और छेद में कॉपर की मोटाई की एकरूपता ≥85% होती है।

चालक आधार प्रदान करने के लिए, अरोधक छिद्र की दीवार पर 0.3-0.5 माइक्रोमीटर की तांबे की परत जमा करें। सक्रियण विलयन में पैलेडियम आयनों की सांद्रता को 2-5 पीपीएम के बीच नियंत्रित करना आवश्यक है।

परावैद्युत परत के एकसमान उपचार को सुनिश्चित करने के लिए लेमिनेशन तापमान 180-210℃, दबाव 300-500psi और तापन दर 1-2℃/मिनट है।

निर्वात का स्तर -95kPa से कम होना चाहिए। लेमिनेशन से पहले प्रीप्रेग को बी-स्टेज तक प्री-क्योर करें, इससे बुलबुले की दोष दर को 0.5% से कम किया जा सकता है।

इनमें आम तौर पर इमर्शन गोल्ड (मोटाई 0.05-0.1μm), ओएसपी (फिल्म की मोटाई 0.2-0.5μm) और इमर्शन सिल्वर (0.1-0.3μm) शामिल हैं। इमर्शन गोल्ड की विश्वसनीयता सबसे अधिक होती है।

स्याही की चिपचिपाहट को 80-120Pa・s पर नियंत्रित करना और छिद्रों में स्याही के अवशेष को रोकने के लिए वैक्यूम प्लगिंग प्रक्रिया का उपयोग करना आवश्यक है, जिसमें छिद्र अवरोधन दर ≤1% हो।

जब आकार की सटीकता की आवश्यकता ±0.1 मिमी से कम हो, तो लेजर कटिंग का उपयोग किया जाता है। सामान्य आवश्यकताओं के लिए, 20,000-30,000 आरपीएम की कटर गति वाले मिलिंग कटर का उपयोग किया जा सकता है।

इसमें खुरदरी छेद की दीवारें (खुरदरापन Ra >1.5μm), छेदों में रिक्त स्थान (रिक्त स्थान अनुपात >5%), छेद का विचलन (>±30μm), आदि शामिल हैं।

ड्रिलिंग के अवशेषों को हटाने के लिए प्लाज्मा सफाई का उपयोग किया जाता है, ताकि छेद की दीवार की सतह की खुरदरापन Ra ≤1.0μm हो।

परिपक्व प्रक्रियाओं के अंतर्गत कुल उत्पादन लगभग 85-92% होता है। छेद का व्यास जितना छोटा होगा, उत्पादन उतना ही कम होगा। 50μm माइक्रोविया का उत्पादन लगभग 80% है।

इसमें FR-4 (परावैद्युत स्थिरांक 4.2-4.5), हाई-स्पीड बोर्ड (जैसे कि रोजर्स 4350B, Dk=3.66), BT रेज़िन आदि शामिल हैं।

हाई-स्पीड बोर्ड में लॉस टैन्जेंट (Df

इसका उपयोग इंटरलेयर बॉन्डिंग के लिए किया जाता है, जिसमें गोंद की मात्रा 40-50% और तरलता 20-30% पर नियंत्रित की जाती है ताकि लेमिनेशन के बाद डाइइलेक्ट्रिक की एकरूपता सुनिश्चित हो सके।

भीतरी परत के लिए 18μm या 35μm कॉपर फ़ॉइल की अनुशंसा की जाती है। बाहरी परत के लिए, सिग्नल हानि को कम करने के लिए 18μm का उपयोग किया जा सकता है। HDI बोर्ड अक्सर 9μm अल्ट्रा-थिन कॉपर फ़ॉइल का उपयोग करते हैं।

इसे तापमान प्रतिरोध (260℃/10 सेकंड पर कोई छिलका न उतरना), इन्सुलेशन प्रतिरोध (>10^12Ω), और आसंजन (क्रॉस-कट परीक्षण स्तर 0) की आवश्यकताओं को पूरा करना होगा।

सिग्नल संचरण हानि को कम करने के लिए 0.5μm से कम खुरदरापन (Ra) वाली आरटीएफ (रिवर्स ट्रीटमेंट) कॉपर फॉइल का उपयोग करने की सलाह दी जाती है।

कम परावैद्युत स्थिरांक (Dk

उन्हें RoHS 2.0 निर्देश का अनुपालन करना होगा, जिसमें हैलोजन सामग्री (क्लोरीन + ब्रोमीन)

FR-4 बेस मटेरियल की लागत सबसे कम होती है। हाई-स्पीड बोर्ड की लागत FR-4 की तुलना में 3-5 गुना अधिक होती है, और BT रेज़िन की लागत इन दोनों के बीच में होती है।

आधार सामग्री को 25℃ से कम तापमान और 60% से कम आर्द्रता पर संग्रहित किया जाना चाहिए। प्रीप्रेग को -18℃ पर जमाना आवश्यक है, जिसकी वैधता अवधि 6-12 महीने है।

इसमें दृश्य निरीक्षण, छेद के व्यास का मापन, छेद में तांबे की मोटाई का परीक्षण, प्रतिबाधा परीक्षण और अनुप्रस्थ काट विश्लेषण शामिल हैं।

दो आयामी छवि मापने वाले उपकरण (सटीकता ±1μm) या स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM) का उपयोग करें। बैच की पहचान के लिए स्वचालित ऑप्टिकल निरीक्षण (AOI) का उपयोग किया जा सकता है।

आईपीसी मानकों के अनुसार, छेद में तांबे की मोटाई ≥20μm होनी चाहिए, और धातु विज्ञान संबंधी क्रॉस-सेक्शन विधि द्वारा निर्धारित औसत तांबे की मोटाई और न्यूनतम तांबे की मोटाई का अनुपात ≤1.5 होना चाहिए।

1-10GHz की परीक्षण आवृत्ति सीमा वाले नेटवर्क विश्लेषक का उपयोग करें, और प्रतिबाधा विचलन को ±10% के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए।

यह ±5μm की स्लाइसिंग सटीकता के साथ छेद की दीवार की गुणवत्ता, तांबे की परत की मोटाई और अंतरपरत बंधन की स्थिति का दृश्य अवलोकन कर सकता है।

इसमें थर्मल स्ट्रेस टेस्ट (260℃/10 बार), विदस्टैंड वोल्टेज टेस्ट (500V DC/1 मिनट) और तापमान-आर्द्रता चक्र परीक्षण (-40℃~85℃) शामिल हैं।

थर्मल शॉक परीक्षण (288℃/10 बार) के बाद देखें कि क्या छेद की दीवार में दरारें आती हैं, और 50μm से कम की दरार की लंबाई उपयुक्त मानी जाएगी।

सूक्ष्म संरचना का अवलोकन करने के लिए एसईएम का उपयोग करें, मौलिक संरचना का पता लगाने के लिए ऊर्जा-प्रकीर्णन स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईडीएस) का उपयोग करें और आंतरिक दोषों का पता लगाने के लिए एक्स-रे का उपयोग करें।

छिद्रों में रिक्तियों को कम करने, सोल्डर मास्क परत के आसंजन को मजबूत करने और पर्यावरणीय कारकों के कारण होने वाले विद्युत रासायनिक स्थानांतरण से बचने के लिए इलेक्ट्रोप्लेटिंग प्रक्रिया को अनुकूलित करें।

सामान्य उपयोग की स्थितियों में, इसकी आयु 5-10 वर्ष तक हो सकती है, जबकि कठोर वातावरण (उच्च तापमान, उच्च आर्द्रता) इसे घटाकर 2-3 वर्ष कर देगा।

इसमें एसएमटी पेस्टिंग, बीजेए वेल्डिंग और कंपोनेंट इंसर्शन शामिल हैं, जिसमें एसएमटी पेस्टिंग की सटीकता की आवश्यकता ±50μm है।

घटकों को माइक्रोवियास के ढहने से बचाने के लिए पेस्टिंग दबाव को 0.5-1.0 किलोग्राम/सेमी² पर नियंत्रित करना आवश्यक है, और रिफ्लो ओवन वक्र का चरम तापमान 230-245℃ है।

सोल्डर गेंदों की समतलता (

सोल्डर पेस्ट प्रिंटिंग की मोटाई (100-120μm) को अनुकूलित करें, नाइट्रोजन-सुरक्षित रिफ्लो सोल्डरिंग का उपयोग करें, और ऑक्सीजन की मात्रा

पुनर्कार्य के दौरान तापमान को 260℃ से नीचे नियंत्रित किया जाना चाहिए, और समय 90 सेकंड से कम होना चाहिए ताकि छेद की दीवार पर तांबे की परत को छिलने से रोका जा सके।

यह 0.3 मिमी या उससे अधिक व्यास वाले माइक्रोविया के लिए उपयुक्त है, जिसमें डबल-वेव सोल्डरिंग या सेलेक्टिव वेव सोल्डरिंग की आवश्यकता होती है, और सोल्डर वेव की ऊंचाई 25-35 मिमी होती है।

217℃ के गलनांक, RMA फ्लक्स गतिविधि स्तर और >10^10Ω के अवशेष इन्सुलेशन प्रतिरोध वाले सीसा-मुक्त सोल्डर पेस्ट (SnAgCu मिश्र धातु) को प्राथमिकता दें।

सोल्डर पेस्ट में धातु की मात्रा को 90-92% तक कम करें, स्टेंसिल ओपनिंग डिज़ाइन को अनुकूलित करें, और सोल्डर बीड दोष दर को 0.1% से नीचे लाया जा सकता है।

पानी आधारित सफाई एजेंटों का उपयोग 50-60℃ के तापमान पर 3-5 मिनट के लिए करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि अवशेष आयन सांद्रता

पता लगाने की सटीकता को ±25μm और कंट्रास्ट थ्रेशोल्ड को 30-50% पर सेट करें, जिससे 95% से अधिक असेंबली दोषों का पता लगाया जा सकता है।

सामग्री की लागत 40-50%, प्रसंस्करण लागत 30-40% और निरीक्षण एवं पैकेजिंग लागत 10-20% होती है।

छेद का व्यास, परतों की संख्या, सतह उपचार प्रक्रिया, सामग्री का प्रकार। न्यूनतम छेद व्यास में प्रत्येक 10 माइक्रोमीटर की कमी से लागत में 15-20% की वृद्धि होती है।

डिजाइन को अनुकूलित करके परतों की संख्या कम करें, मानकीकृत सामग्रियों का उपयोग करें और उत्पादन बैचों को बढ़ाएं, जिससे लागत में 10-30% तक की कमी आ सकती है।

परंपरागत प्रक्रियाओं के लिए उत्पादन चक्र 7-10 दिन का होता है, और तत्काल ऑर्डर को 3-5 दिनों तक कम किया जा सकता है, लेकिन लागत में 20-30% की वृद्धि होती है।

स्वचालित उत्पादन लाइनों को अपनाएं, प्रक्रिया प्रवाह को अनुकूलित करें और लेजर ड्रिलिंग उपकरणों की उपयोग दर को 80% से अधिक तक बढ़ाएं।

उपकरण विन्यास और प्रक्रिया की जटिलता के आधार पर, एक उत्पादन लाइन की मासिक उत्पादन क्षमता लगभग 5,000-10,000 वर्ग मीटर होती है।

छोटे बैचों (1000㎡) की तुलना में 40-60% अधिक होती है, जिसका मुख्य कारण मशीन सेटअप और निश्चित लागत का आवंटन है।

क्षेत्रफल (युआन/मी.), परतों की संख्या, छेद का व्यास आदि के आधार पर व्यापक रूप से गणना की जाती है। एक विशिष्ट 8-परत 0.1 मिमी माइक्रोविया बोर्ड के लिए प्रसंस्करण शुल्क लगभग 2000-3000 युआन/मी. है।

डीएफएम डिजाइन अनुकूलन के माध्यम से, प्रदर्शन मानकों को पूरा करने की शर्त पर सहनशीलता आवश्यकताओं में ढील देने से लागत में 15% से अधिक की कमी आ सकती है।

लेजर ड्रिलिंग मशीन, इलेक्ट्रोप्लेटिंग लाइन, लैमिनेटर आदि सहित संपूर्ण उत्पादन लाइन उपकरण में निवेश लगभग 10-20 मिलियन युआन है।

छोटे छेद व्यास (20 परतें), कम नुकसान और एकीकृत पैकेजिंग की दिशा में विकास करना।

चिप स्टैकिंग की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए ऊर्ध्वाधर इंटरकनेक्शन छेद का व्यास

इसका उपयोग प्रक्रिया मापदंडों के अनुकूलन और बुद्धिमान दोष पहचान के लिए किया जाता है, जिससे उत्पादन में 5-10% और पहचान दक्षता में 30% तक की वृद्धि हो सकती है।

प्रयोगशाला में 10 माइक्रोमीटर व्यास के छेद बनाने में सफलता प्राप्त कर ली गई है, लेकिन बड़े पैमाने पर उत्पादन में सामग्री, उपकरण और लागत संबंधी चुनौतियां मौजूद हैं।

उच्च घनत्व वाले इंटरकनेक्शन के माध्यम से चिप्स और पीसीबी के बीच निर्बाध कनेक्शन प्राप्त करें, सिग्नल ट्रांसमिशन पथों को छोटा करें और सिस्टम के प्रदर्शन में सुधार करें।

पर्यावरण के अनुकूल सामग्रियों और प्रक्रियाओं का उपयोग करें, जिससे अपशिष्ट जल में भारी धातुओं की मात्रा

इसके लिए कम परावैद्युत स्थिरांक (Dk＜3.0), अति निम्न हानि (Df＜0.001) वाली सामग्रियों की आवश्यकता होती है, और सिग्नल संचरण संरचनाओं को अनुकूलित करने के लिए छिद्र व्यास की आवश्यकता होती है।

3 मिमी या उससे अधिक की बेंडिंग त्रिज्या के साथ, बेंडिंग के दौरान छेद की दीवार में दरार पड़ने और तांबे की परत के छिलने की समस्याओं को हल करना आवश्यक है।

डिजिटल फैक्ट्रियों के माध्यम से संपूर्ण प्रक्रिया की निगरानी और स्वचालित उत्पादन हासिल करें, जिससे उत्पादन क्षमता में 50% से अधिक की वृद्धि होगी।

क्वांटम सिग्नल ट्रांसमिशन सुनिश्चित करने के लिए, अत्यंत कम हानि और उच्च स्थिरता वाले इंटरकनेक्शन की आवश्यकता होती है, जिसमें छेद के व्यास और लाइन की चौड़ाई को सबमाइक्रोन स्तर पर नियंत्रित किया जाता है।

मोबाइल फोन मदरबोर्ड की कुल लागत का 30-40% हिस्सा चिप्स, कैमरों आदि के उच्च-घनत्व एकीकरण को प्राप्त करने के लिए 0.075 मिमी के छेद व्यास वाले 6-10 परत वाले एचडीआई बोर्डों का उपयोग किया जाता है।

कम हानि वाले बोर्ड (Df＜0.003), 28GHz से ऊपर की आवृत्ति बैंड का समर्थन और ≥15 vias/cm² के घनत्व के माध्यम से ऊष्मा अपव्यय की आवश्यकता है।

कई प्रोसेसरों के उच्च गति वाले अंतर्संबंध की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, स्टब्स को समाप्त करने के लिए बैक-ड्रिलिंग तकनीक का उपयोग करना और सिग्नल संचरण विलंब को

AEC-Q100 प्रमाणन प्राप्त, तापमान प्रतिरोध सीमा -40℃~125℃, और 1000 घंटे का नमक स्प्रे परीक्षण पास।