PCB berpori mikro

Papan sirkuit tercetak (PCB) yang diproduksi menggunakan teknologi etsa laser atau plasma dengan diameter lubang kurang dari 0,15 mm (industri biasanya menggunakan 0,1 mm sebagai standar), digunakan untuk interkoneksi kepadatan tinggi.

Diameter lubangnya lebih kecil lebih dari 50% dibandingkan PCB biasa, lebar/jarak antar jalur dapat mencapai 30μm/30μm, kepadatan pengkabelan meningkat 2-3 kali lipat, dan cocok untuk transmisi sinyal frekuensi tinggi dan kecepatan tinggi.

Berdasarkan prosesnya, vias dibagi menjadi vias buta (konduksi satu sisi), vias terpendam (konduksi internal), dan vias tembus (menembus seluruh papan). Diameter vias buta yang umum berkisar antara 50-100μm.

Digunakan secara luas dalam skenario integrasi kepadatan tinggi seperti ponsel pintar (mencakup lebih dari 60%), stasiun pangkalan 5G, papan induk server, dan pengemasan chip AI.

Teknologi ini muncul setelah teknologi pengeboran laser mencapai kematangan pada tahun 1990-an. Proses utama saat ini dapat mencapai diameter lubang 30μm, dan rekor diameter lubang minimum adalah 15μm.

Diameter lubang minimum untuk produksi massal industri dapat mencapai 50μm, dan batas laboratorium adalah 15μm, tetapi biaya meningkat secara eksponensial seiring dengan penurunan diameter lubang.

Secara umum, rasio aspek tidak melebihi 1:1, dan proses khusus dapat mencapai 1:0,8. Rasio aspek yang terlalu tinggi cenderung menyebabkan pengisian pelapisan listrik yang buruk.

Jarak minimum yang disarankan adalah ≥80μm untuk memastikan integritas lapisan pelapisan tembaga tanpa listrik dan mengurangi risiko korsleting.

Disarankan untuk menggunakan susunan bertumpuk bergantian antara papan inti dan prepreg, dengan ketebalan dielektrik antar lapisan dikontrol pada 50-75μm untuk memastikan kualitas transmisi sinyal.

Penting untuk memperhatikan kapasitansi parasitik lubang (nilai tipikal

Untuk fan-out BGA, desain blind via lebih disukai. Setiap pad sesuai dengan 1-2 microvia, dan lebar garis fan-out tidak kurang dari 40μm.

Wujudkan koneksi multi-titik antara bidang daya/ground melalui microvia, dengan jarak ≤5mm, untuk mengurangi impedansi antar bidang.

Tingkatkan kepadatan lubang pembuangan panas (disarankan ≥10 lubang/cm²), dengan diameter lubang ≥80μm, untuk meningkatkan efisiensi konduksi panas.

Bukaan lapisan pelindung solder harus 20-30μm lebih besar dari diameter lubang di setiap sisinya untuk mencegah tinta lapisan pelindung solder menghalangi lubang.

Terapkan proses penambahan lapisan kabel secara bertahap, dan gunakan vias buta dan tersembunyi sebagai pengganti vias tembus, yang dapat meningkatkan kepadatan kabel hingga lebih dari 30%.

Termasuk pengeboran laser (CO₂, laser UV), etsa plasma, dan pengeboran mekanis (hanya cocok untuk diameter lubang yang lebih besar), dengan pengeboran laser menyumbang lebih dari 80%.

Laser CO₂ cocok untuk diameter lubang 0,075-0,15 mm dengan biaya rendah; laser UV dapat memproses lubang mikro

Kecepatan pengeboran laser CO₂ sekitar 5.000-10.000 lubang per menit, dan kecepatan pengeboran laser UV sekitar 2.000-5.000 lubang per menit.

Akurasi pemosisian pengeboran laser adalah ±25μm, sedangkan pengeboran mekanis adalah ±50μm, dan laser UV dapat mencapai presisi tinggi ±15μm.

Pengeboran laser dengan bantuan nitrogen dapat mengontrol ketinggian gerinda dalam batas 5μm, atau dapat digunakan penghilangan gerinda dengan plasma.

Diperlukan proses pelapisan listrik melalui lubang, dengan ketebalan pelapisan tembaga yang dikontrol pada 25-35μm, dan keseragaman ketebalan tembaga di dalam lubang ≥85%.

Endapkan lapisan tembaga setebal 0,3-0,5 μm pada dinding lubang isolasi untuk menyediakan dasar konduktif. Konsentrasi ion paladium dalam larutan aktivasi perlu dikontrol pada 2-5 ppm.

Suhu laminasi adalah 180-210℃, tekanannya 300-500psi, dan laju pemanasannya 1-2℃/menit untuk memastikan pengerasan lapisan dielektrik yang seragam.

Tingkat vakum harus di bawah -95kPa. Lakukan pra-pengerasan prepreg hingga tahap B sebelum laminasi, dan tingkat cacat gelembung dapat dikurangi hingga di bawah 0,5%.

Jenis yang umum digunakan meliputi emas imersi (ketebalan 0,05-0,1μm), OSP (ketebalan film 0,2-0,5μm), dan perak imersi (0,1-0,3μm). Emas imersi memiliki keandalan tertinggi.

Penting untuk mengontrol viskositas tinta pada 80-120 Pa・s dan menggunakan proses penyumbatan vakum untuk mencegah residu tinta di dalam lubang, dengan tingkat penyumbatan lubang ≤1%.

Pemotongan laser digunakan ketika persyaratan akurasi bentuk kurang dari ±0,1 mm. Untuk kebutuhan konvensional, dapat digunakan mesin milling dengan kecepatan potong 20.000-30.000 rpm.

Termasuk dinding lubang yang kasar (kekasaran Ra >1,5μm), rongga di dalam lubang (rasio rongga >5%), penyimpangan lubang (>±30μm), dll.

Pembersihan plasma digunakan untuk menghilangkan sisa-sisa pengeboran, sehingga kekasaran permukaan Ra dinding lubang ≤1,0μm.

Hasil keseluruhan pada proses yang sudah matang adalah sekitar 85-92%. Semakin kecil diameter lubang, semakin rendah hasilnya. Hasil untuk mikrovias 50μm adalah sekitar 80%.

Termasuk FR-4 (konstanta dielektrik 4,2-4,5), papan berkecepatan tinggi (seperti Rogers 4350B, Dk=3,66), resin BT, dll.

Papan berkecepatan tinggi memiliki tangen rugi yang lebih rendah (Df

Digunakan untuk perekatan antar lapisan, dengan kandungan lem yang dikontrol pada 40-50% dan fluiditas pada 20-30% untuk memastikan keseragaman dielektrik setelah laminasi.

Untuk lapisan dalam, disarankan menggunakan foil tembaga 18μm atau 35μm. Untuk lapisan luar, 18μm dapat digunakan untuk mengurangi kehilangan sinyal. Papan HDI sering menggunakan foil tembaga ultra tipis 9μm.

Produk ini harus memenuhi persyaratan ketahanan suhu (tidak mengelupas pada 260℃/10s), resistansi isolasi (>10^12Ω), dan daya rekat (uji potong melintang level 0).

Disarankan untuk menggunakan foil tembaga RTF (reverse treatment) dengan kekasaran Ra

Pilihlah material dengan konstanta dielektrik rendah (Dk

Mereka harus mematuhi arahan RoHS 2.0, dengan kandungan halogen (klorin + bromin)

Material dasar FR-4 memiliki biaya terendah. Papan sirkuit berkecepatan tinggi harganya 3-5 kali lipat dari FR-4, dan resin BT berada di antaranya.

Bahan dasar perlu disimpan pada suhu di bawah 25℃ dan kelembapan

Termasuk inspeksi visual, pengukuran diameter lubang, pengujian ketebalan tembaga lubang, pengujian impedansi, dan analisis penampang.

Gunakan instrumen pengukuran citra dua dimensi (akurasi ±1μm) atau mikroskop elektron pemindai (SEM). Inspeksi optik otomatis (AOI) dapat digunakan untuk deteksi batch.

Standar IPC mensyaratkan ketebalan tembaga di dalam lubang harus ≥20μm, dan rasio ketebalan tembaga rata-rata terhadap ketebalan tembaga minimum harus ≤1,5, yang dideteksi dengan metode penampang metalografi.

Gunakan penganalisis jaringan dengan rentang frekuensi uji 1-10 GHz, dan deviasi impedansi harus dikendalikan dalam ±10%.

Alat ini dapat mengamati secara visual kualitas dinding lubang, ketebalan lapisan tembaga, dan kondisi ikatan antar lapisan, dengan akurasi pemotongan ±5μm.

Termasuk uji tekanan termal (260℃/10 kali), uji tegangan tahan (500V DC/1 menit), dan uji siklus suhu-kelembaban (-40℃~85℃).

Amati apakah dinding lubang retak setelah pengujian kejut termal (288℃/10 kali), dan panjang retakan

Gunakan SEM untuk mengamati struktur mikro, spektroskopi dispersi energi (EDS) untuk mendeteksi komposisi unsur, dan sinar-X untuk mendeteksi cacat internal.

Optimalkan proses pelapisan listrik untuk mengurangi rongga pada lubang, memperkuat daya rekat lapisan masker solder, dan menghindari migrasi elektrokimia yang disebabkan oleh faktor lingkungan.

Dalam kondisi penggunaan normal, masa pakainya bisa mencapai 5-10 tahun, sedangkan lingkungan yang keras (suhu tinggi, kelembapan tinggi) akan memperpendeknya menjadi 2-3 tahun.

Termasuk penempelan SMT, pengelasan BGA, dan penyisipan komponen, dengan persyaratan akurasi penempelan SMT sebesar ±50μm.

Tekanan penempelan perlu dikontrol pada 0,5-1,0 kg/cm² untuk mencegah komponen merusak mikrovias, dan suhu puncak kurva oven reflow adalah 230-245℃.

Penting untuk mengontrol secara tepat koplanaritas bola solder (

Optimalkan ketebalan pencetakan pasta solder (100-120μm), gunakan penyolderan reflow yang dilindungi nitrogen, dan kandungan oksigen

Suhu pengerjaan ulang harus dikontrol di bawah 260℃, dan waktunya harus

Cocok untuk microvia dengan diameter lubang ≥0,3 mm, yang memerlukan penyolderan gelombang ganda atau penyolderan gelombang selektif, dengan tinggi gelombang solder 25-35 mm.

Utamakan pasta solder bebas timbal (paduan SnAgCu) dengan titik leleh 217℃, tingkat aktivitas fluks RMA, dan resistansi isolasi residu >10^10Ω.

Kurangi kandungan logam pada pasta solder hingga 90-92%, optimalkan desain bukaan stensil, dan tingkat cacat manik solder dapat dikurangi hingga di bawah 0,1%.

Gunakan bahan pembersih berbahan dasar air pada suhu 50-60℃ selama 3-5 menit untuk memastikan konsentrasi ion residu kurang dari 1,5μg/cm².

Atur akurasi deteksi ke ±25μm dan ambang kontras ke 30-50%, yang dapat mendeteksi lebih dari 95% cacat perakitan.

Biaya bahan baku mencapai 40-50%, biaya pemrosesan 30-40%, dan biaya inspeksi serta pengemasan 10-20%.

Diameter lubang, jumlah lapisan, proses perawatan permukaan, jenis material. Setiap pengurangan 10μm pada diameter lubang minimum meningkatkan biaya sebesar 15-20%.

Optimalkan desain untuk mengurangi jumlah lapisan, gunakan bahan standar, dan tingkatkan jumlah produksi, yang dapat mengurangi biaya sebesar 10-30%.

Siklus produksi untuk proses konvensional adalah 7-10 hari, dan pesanan mendesak dapat dipersingkat menjadi 3-5 hari, tetapi biayanya meningkat sebesar 20-30%.

Mengadopsi jalur produksi otomatis, mengoptimalkan alur proses, dan meningkatkan tingkat pemanfaatan peralatan pengeboran laser hingga lebih dari 80%.

Kapasitas produksi bulanan dari satu lini produksi adalah sekitar 5.000-10.000㎡, tergantung pada konfigurasi peralatan dan kompleksitas proses.

Biaya produksi dalam jumlah kecil (1000㎡), terutama karena biaya pengaturan mesin dan alokasi biaya tetap.

Dihitung secara komprehensif berdasarkan luas area (yuan/㎡), jumlah lapisan, diameter lubang, dll. Biaya pemrosesan untuk papan microvia 8 lapis 0,1mm standar adalah sekitar 2000-3000 yuan/㎡.

Melalui optimasi desain DFM, pelonggaran persyaratan toleransi dengan tetap memenuhi kinerja dapat mengurangi biaya lebih dari 15%.

Investasi untuk peralatan lini produksi lengkap berkisar antara 10-20 juta yuan, termasuk mesin bor laser, lini pelapisan listrik, mesin laminasi, dan lain-lain.

Berkembang menuju diameter lubang yang lebih kecil (20 lapisan), kerugian yang lebih rendah, dan pengemasan terintegrasi.

Untuk memenuhi persyaratan penumpukan chip, perlu dicapai diameter lubang interkoneksi vertikal

Digunakan untuk optimasi parameter proses dan deteksi cacat cerdas, yang dapat meningkatkan hasil produksi sebesar 5-10% dan efisiensi deteksi sebesar 30%.

Pembuatan lubang berdiameter 10μm di laboratorium telah berhasil dilakukan, tetapi produksi massal menghadapi tantangan terkait material, peralatan, dan biaya.

Raih koneksi tanpa hambatan antara chip dan PCB melalui interkoneksi berdensitas tinggi, perpendek jalur transmisi sinyal, dan tingkatkan kinerja sistem.

Gunakan bahan dan proses yang ramah lingkungan, dengan kandungan logam berat dalam air limbah kurang dari 1 ppm dan konsumsi energi dikurangi hingga 20%.

Membutuhkan material dengan konstanta dielektrik rendah (Dk＜3.0), kerugian ultra-rendah (Df＜0.001), dan diameter lubang perlu dioptimalkan untuk struktur transmisi sinyal.

Perlu untuk mengatasi masalah retaknya dinding lubang dan pengelupasan lapisan tembaga selama pembengkokan, dengan radius pembengkokan ≥3mm.

Raih pemantauan proses secara menyeluruh dan produksi otomatis melalui pabrik digital, dengan peningkatan efisiensi produksi lebih dari 50%.

Membutuhkan interkoneksi dengan kerugian sangat rendah dan stabilitas tinggi, dengan diameter lubang dan lebar garis yang dikontrol pada tingkat submikron untuk memastikan transmisi sinyal kuantum.

Gunakan papan HDI 6-10 lapis dengan diameter lubang 0,075 mm untuk mencapai integrasi chip, kamera, dll. dengan kepadatan tinggi, yang mencakup 30-40% dari biaya motherboard ponsel.

Membutuhkan papan sirkuit dengan kerugian rendah (Df＜0,003), mendukung pita frekuensi di atas 28GHz, dan kepadatan via pembuangan panas ≥15 via/cm².

Perlu memenuhi kebutuhan interkoneksi berkecepatan tinggi dari beberapa prosesor, menggunakan teknologi back-drilling untuk menghilangkan stub, dan penundaan transmisi sinyal

Memenuhi sertifikasi AEC-Q100, memiliki rentang ketahanan suhu -40℃~125℃, dan lulus uji semprot garam selama 1000 jam.