PCB microporoso

Un circuito stampato (PCB) prodotto utilizzando la tecnologia di incisione laser o al plasma con un diametro del foro inferiore a 0,15 mm (in genere nel settore si usa 0,1 mm come standard), utilizzato per interconnessioni ad alta densità.

Il diametro del foro è inferiore di oltre il 50% rispetto a quello dei PCB ordinari, la larghezza/spaziatura delle linee può raggiungere 30μm/30μm, la densità del cablaggio è aumentata di 2-3 volte ed è adatto alla trasmissione di segnali ad alta frequenza e ad alta velocità.

A seconda del processo, si dividono in vie cieche (conduzione unilaterale), vie sepolte (conduzione interna) e vie passanti (attraverso l'intera scheda). Il diametro delle vie cieche è compreso tra 50 e 100 μm.

Ampiamente utilizzato in scenari di integrazione ad alta densità, come smartphone (che rappresentano oltre il 60%), stazioni base 5G, schede madri per server e packaging di chip AI.

È emerso dopo la maturazione della tecnologia di perforazione laser negli anni '90. L'attuale processo tradizionale può raggiungere un diametro del foro di 30 μm, mentre il diametro minimo registrato è di 15 μm.

Il diametro minimo del foro per la produzione industriale di massa può raggiungere i 50 μm, mentre il limite di laboratorio è di 15 μm, ma il costo aumenta esponenzialmente con la diminuzione del diametro del foro.

Generalmente, il rapporto d'aspetto non supera 1:1 e, in processi speciali, può raggiungere 1:0,8. Un rapporto d'aspetto troppo elevato può causare un riempimento galvanico scadente.

La spaziatura minima consigliata è ≥80μm per garantire l'integrità dello strato di rame galvanico e ridurre il rischio di cortocircuiti.

Si consiglia di utilizzare l'impilamento alternato di schede centrali e preimpregnati, con lo spessore dielettrico interstrato controllato a 50-75 μm per garantire la qualità della trasmissione del segnale.

È necessario prestare attenzione alla capacità parassita del foro (valore tipico

Per il fan-out del BGA, è preferibile un design con via cieca. Ogni pad corrisponde a 1-2 microvia e la larghezza della linea di fan-out non è inferiore a 40 μm.

Realizzare una connessione multipunto tra piani di alimentazione/massa tramite microvia, con una spaziatura ≤5 mm, per ridurre l'impedenza tra i piani.

Aumentare la densità dei fori di dissipazione del calore (consigliato ≥10 fori/cm²), con un diametro del foro ≥80μm, per migliorare l'efficienza della conduzione del calore.

L'apertura della maschera di saldatura deve essere 20-30 μm più grande del diametro del foro su ciascun lato per evitare che l'inchiostro della maschera di saldatura ostruisca il foro.

Adottare un processo di accumulo per aumentare il numero di strati di cablaggio e utilizzare vie cieche e interrate anziché vie passanti, il che può aumentare la densità di cablaggio di oltre il 30%.

Incluse la perforazione laser (CO₂, laser UV), l'incisione al plasma e la perforazione meccanica (adatta solo per diametri di foro maggiori), con la perforazione laser che rappresenta oltre l'80%.

Il laser CO₂ è adatto per diametri di foro di 0,075-0,15 mm e ha un costo contenuto; il laser UV può elaborare microvie

La velocità di perforazione del laser CO₂ è di circa 5.000-10.000 fori al minuto, mentre quella del laser UV è di circa 2.000-5.000 fori al minuto.

La precisione di posizionamento della perforazione laser è di ±25μm, quella della perforazione meccanica è di ±50μm e il laser UV può raggiungere un'elevata precisione di ±15μm.

La perforazione laser assistita da azoto può controllare l'altezza della bava entro 5 μm, oppure è possibile utilizzare la desmearing al plasma.

È richiesto un processo di galvanica passante, con spessore di placcatura in rame controllato a 25-35 μm e uniformità dello spessore del rame nel foro ≥85%.

Depositare uno strato di rame di 0,3-0,5 μm sulla parete isolante del foro per creare una base conduttiva. La concentrazione di ioni palladio nella soluzione di attivazione deve essere controllata a 2-5 ppm.

La temperatura di laminazione è di 180-210 °C, la pressione è di 300-500 psi e la velocità di riscaldamento è di 1-2 °C/minuto per garantire una polimerizzazione uniforme dello strato dielettrico.

Il grado di vuoto deve essere inferiore a -95 kPa. Pre-polimerizzare il prepreg allo stadio B prima della laminazione e il tasso di difetti delle bolle può essere ridotto a meno dello 0,5%.

Tra i più comuni ci sono l'oro a immersione (spessore 0,05-0,1 μm), l'OSP (spessore del film 0,2-0,5 μm) e l'argento a immersione (0,1-0,3 μm). L'oro a immersione è il più affidabile.

È necessario controllare la viscosità dell'inchiostro a 80-120 Pa・s e ​​utilizzare un processo di ostruzione sotto vuoto per evitare residui di inchiostro nei fori, con un tasso di ostruzione dei fori ≤1%.

Il taglio laser viene utilizzato quando la precisione della forma richiesta è

Incluse pareti ruvide dei fori (rugosità Ra >1,5μm), vuoti nei fori (rapporto vuoti >5%), deviazione dei fori (>±30μm), ecc.

La pulizia al plasma viene utilizzata per rimuovere i residui di foratura, in modo che la rugosità superficiale Ra della parete del foro sia ≤1,0μm.

La resa complessiva nei processi maturi è di circa l'85-92%. Minore è il diametro del foro, minore è la resa. La resa delle microvie da 50 μm è di circa l'80%.

Inclusi FR-4 (costante dielettrica 4,2-4,5), schede ad alta velocità (come Rogers 4350B, Dk=3,66), resina BT, ecc.

Le schede ad alta velocità hanno una tangente di perdita inferiore (Df

Utilizzato per l'incollaggio interstrato, con contenuto di colla controllato al 40-50% e fluidità al 20-30% per garantire l'uniformità del dielettrico dopo la laminazione.

Per lo strato interno si consiglia un foglio di rame da 18 μm o 35 μm. Per lo strato esterno, è possibile utilizzare uno strato da 18 μm per ridurre la perdita di segnale. Le schede HDI utilizzano spesso un foglio di rame ultrasottile da 9 μm.

Deve soddisfare i requisiti di resistenza alla temperatura (nessuna desquamazione a 260℃/10s), resistenza all'isolamento (>10^12Ω) e adesione (livello di prova di taglio trasversale 0).

Si consiglia di utilizzare un foglio di rame RTF (trattamento inverso) con una rugosità Ra

Preferire materiali con bassa costante dielettrica (Dk

Devono essere conformi alla direttiva RoHS 2.0, con contenuto di alogeni (cloro + bromo)

Il materiale di base FR-4 ha il costo più basso. Le schede ad alta velocità costano da 3 a 5 volte di più di FR-4, e la resina BT si colloca a metà strada.

Il materiale di base deve essere conservato a una temperatura inferiore a 25°C e con un'umidità inferiore al 60%. Il prepreg deve essere congelato a -18°C con un periodo di validità di 6-12 mesi.

Inclusi ispezione visiva, misurazione del diametro del foro, test dello spessore del rame del foro, test di impedenza e analisi della sezione trasversale.

Utilizzare uno strumento di misurazione delle immagini bidimensionali (precisione ±1 μm) o un microscopio elettronico a scansione (SEM). Per il rilevamento dei lotti è possibile utilizzare l'ispezione ottica automatica (AOI).

Gli standard IPC richiedono che lo spessore del rame nel foro sia ≥20μm e che il rapporto tra lo spessore medio del rame e lo spessore minimo del rame sia ≤1,5, rilevato mediante il metodo della sezione trasversale metallografica.

Utilizzare un analizzatore di rete con un intervallo di frequenza di prova compreso tra 1 e 10 GHz e la deviazione dell'impedenza deve essere controllata entro ±10%.

È in grado di osservare visivamente la qualità della parete del foro, lo spessore dello strato di rame e le condizioni di legame interstrato, con una precisione di taglio di ±5μm.

Inclusi test di stress termico (260℃/10 volte), test di tensione di tenuta (500 V CC/1 minuto) e test del ciclo temperatura-umidità (-40℃~85℃).

Osservare se la parete del foro si crepa dopo il test di shock termico (288℃/10 volte) e se una lunghezza della crepa

Utilizzare il SEM per osservare la microstruttura, la spettroscopia a dispersione di energia (EDS) per rilevare la composizione elementare e i raggi X per individuare difetti interni.

Ottimizzare il processo di galvanica per ridurre i vuoti nei fori, rafforzare l'adesione dello strato della maschera di saldatura ed evitare la migrazione elettrochimica causata da fattori ambientali.

In condizioni di utilizzo normali, può raggiungere i 5-10 anni, mentre in ambienti difficili (temperature elevate, elevata umidità) la durata si riduce a 2-3 anni.

Inclusi incollaggio SMT, saldatura BGA e inserimento componenti, con un requisito di precisione di incollaggio SMT di ±50μm.

È necessario controllare la pressione di incollaggio a 0,5-1,0 kg/cm² per evitare che i componenti collassino nelle microvie, mentre la temperatura di picco della curva del forno di riflusso è di 230-245℃.

È necessario controllare con precisione la complanarità delle sfere di saldatura (

Ottimizzare lo spessore di stampa della pasta saldante (100-120 μm), utilizzare la saldatura a riflusso protetta con azoto e il contenuto di ossigeno è

La temperatura di rilavorazione deve essere mantenuta al di sotto dei 260°C e il tempo di rilavorazione deve essere inferiore a 90 secondi per evitare che lo strato di rame sulla parete del foro si stacchi.

Adatto per microvia con diametro del foro ≥0,3 mm, che richiedono saldatura a doppia onda o saldatura a onda selettiva, con un'altezza dell'onda di saldatura di 25-35 mm.

Dare priorità alla pasta saldante senza piombo (lega SnAgCu) con punto di fusione di 217°C, livello di attività del flusso RMA e resistenza di isolamento residua >10^10Ω.

Riducendo il contenuto di metallo della pasta saldante al 90-92%, ottimizzando il design dell'apertura dello stencil, il tasso di difetti delle perle di saldatura può essere ridotto a meno dello 0,1%.

Utilizzare detergenti a base d'acqua a una temperatura di 50-60 °C per 3-5 minuti per garantire che la concentrazione di ioni residui sia

Impostando la precisione di rilevamento su ±25μm e la soglia di contrasto sul 30-50%, è possibile rilevare oltre il 95% dei difetti di assemblaggio.

I costi dei materiali rappresentano il 40-50%, i costi di lavorazione il 30-40% e i costi di ispezione e imballaggio il 10-20%.

Diametro del foro, numero di strati, processo di trattamento superficiale, tipo di materiale. Ogni riduzione di 10 μm del diametro minimo del foro aumenta i costi del 15-20%.

Ottimizzare il design per ridurre il numero di strati, utilizzare materiali standardizzati e aumentare i lotti di produzione, il che può ridurre i costi del 10-30%.

Il ciclo di produzione per i processi convenzionali è di 7-10 giorni, mentre gli ordini urgenti possono essere compressi a 3-5 giorni, ma i costi aumentano del 20-30%.

Adottare linee di produzione automatizzate, ottimizzare i flussi di processo e aumentare il tasso di utilizzo delle apparecchiature di perforazione laser a oltre l'80%.

La capacità produttiva mensile di una singola linea di produzione è di circa 5.000-10.000㎡, a seconda della configurazione dell'attrezzatura e della complessità del processo.

Il costo dei piccoli lotti (1000㎡), principalmente a causa della configurazione della macchina e dell'allocazione dei costi fissi.

Calcolato in modo completo in base all'area (yuan/㎡), al numero di strati, al diametro del foro, ecc. Il costo di elaborazione per una tipica scheda microvia da 0,1 mm a 8 strati è di circa 2000-3000 yuan/㎡.

Grazie all'ottimizzazione della progettazione DFM, l'allentamento dei requisiti di tolleranza con la premessa di soddisfare le prestazioni può ridurre i costi di oltre il 15%.

L'investimento in una linea di produzione completa ammonta a circa 10-20 milioni di yuan, e comprende macchine per la perforazione laser, linee di galvanica, laminatrici, ecc.

Sviluppo verso diametri dei fori più piccoli (20 strati), perdite inferiori e packaging integrato.

Per soddisfare i requisiti di impilamento dei chip è necessario ottenere diametri dei fori di interconnessione verticale

Utilizzato per l'ottimizzazione dei parametri di processo e il rilevamento intelligente dei difetti, può aumentare la resa del 5-10% e l'efficienza di rilevamento del 30%.

È stata raggiunta la produzione in laboratorio di fori con diametri di 10 μm, ma la produzione di massa presenta sfide legate a materiali, attrezzature e costi.

Ottieni una connessione senza interruzioni tra chip e PCB tramite interconnessioni ad alta densità, accorcia i percorsi di trasmissione del segnale e migliora le prestazioni del sistema.

Utilizza materiali e processi ecocompatibili, con un contenuto di metalli pesanti nelle acque reflue

Sono richiesti materiali con bassa costante dielettrica (Dk＜3,0), perdite estremamente basse (Df＜0,001) e diametri dei fori necessari per ottimizzare le strutture di trasmissione del segnale.

È necessario risolvere i problemi di fessurazione delle pareti dei fori e di distacco dello strato di rame durante la piegatura, con un raggio di curvatura ≥3 mm.

Ottieni il monitoraggio completo del processo e la produzione automatizzata tramite fabbriche digitali, con un aumento dell'efficienza produttiva di oltre il 50%.

Richiedono un'interconnessione con perdite estremamente basse e alta stabilità, con diametri dei fori e larghezze delle linee controllati a livello submicronico per garantire la trasmissione del segnale quantistico.

Utilizzare schede HDI a 6-10 strati con un diametro del foro di 0,075 mm per ottenere un'integrazione ad alta densità di chip, fotocamere, ecc., che rappresentano il 30-40% del costo della scheda madre del telefono cellulare.

Richiedono schede a bassa perdita (Df＜0,003), supportano bande di frequenza superiori a 28 GHz e dissipazione del calore tramite densità ≥15 vias/cm².

È necessario soddisfare l'interconnessione ad alta velocità di più processori, utilizzare la tecnologia back-drilling per eliminare gli stub e un ritardo di trasmissione del segnale

Supera la certificazione AEC-Q100, resistenza alla temperatura compresa tra -40℃ e 125℃ e supera il test di nebbia salina di 1000 ore.