Microporeuze printplaat

Een printplaat (PCB) die is vervaardigd met behulp van laser- of plasma-etstechnologie, met een gatdiameter kleiner dan 0,15 mm (de industrie hanteert doorgaans 0,1 mm als standaard), gebruikt voor interconnecties met een hoge dichtheid.

De gatdiameter is meer dan 50% kleiner dan die van gewone printplaten, de lijnbreedte/afstand kan 30 μm/30 μm bereiken, de bedradingsdichtheid is 2-3 keer hoger en het is geschikt voor hoogfrequente en snelle signaaloverdracht.

Afhankelijk van het productieproces worden ze onderverdeeld in blinde via's (geleiding aan één zijde), ingebedde via's (geleiding aan de binnenzijde) en doorgaande via's (door de gehele printplaat heen). De gangbare diameter van blinde via's ligt tussen de 50 en 100 μm.

Veel gebruikt in scenario's met hoge integratiedichtheid, zoals smartphones (goed voor meer dan 60%), 5G-basisstations, servermoederborden en AI-chipverpakkingen.

Het ontstond na de volwassenwording van de laserboortechnologie in de jaren negentig. Met het huidige gangbare proces kan een gatdiameter van 30 μm worden bereikt, en het record voor de kleinste gatdiameter is 15 μm.

De minimale gatdiameter voor industriële massaproductie kan 50 μm bedragen, terwijl de laboratoriumlimiet 15 μm is. De kosten stijgen echter exponentieel naarmate de gatdiameter kleiner wordt.

Over het algemeen is de beeldverhouding niet hoger dan 1:1, en met speciale processen kan een verhouding van 1:0,8 worden bereikt. Een te hoge beeldverhouding kan leiden tot een slechte vulling van het galvaniseeroppervlak.

De aanbevolen minimale afstand is ≥80 μm om de integriteit van de chemische koperlaag te waarborgen en het risico op kortsluiting te verminderen.

Het wordt aanbevolen om kernplaten en prepregs afwisselend op elkaar te stapelen, waarbij de dikte van het diëlektrische tussenlaag op 50-75 μm wordt gehouden om de kwaliteit van de signaaloverdracht te garanderen.

Het is noodzakelijk om aandacht te besteden aan de parasitaire capaciteit van het gat (typische waarde

Voor BGA-fan-outs heeft een blind via-ontwerp de voorkeur. Elk pad komt overeen met 1-2 microvias en de breedte van de fan-out-lijn is niet minder dan 40 μm.

Realiseer meerpuntsverbindingen tussen voedings-/massa-vlakken via microvias met een tussenafstand van ≤5 mm om de impedantie tussen de vlakken te verlagen.

Verhoog de dichtheid van de warmteafvoerende via's (aanbevolen ≥10 via's/cm²), met een gatdiameter van ≥80 μm, om de warmtegeleidingsefficiëntie te verbeteren.

De opening in het soldeermasker moet aan elke kant 20-30 μm groter zijn dan de diameter van het gat om te voorkomen dat de soldeermaskerinkt het gat verstopt.

Door een opbouwproces toe te passen om het aantal bedradingslagen te verhogen, en blinde en verzonken via's te gebruiken in plaats van doorgaande via's, kan de bedradingsdichtheid met meer dan 30% toenemen.

Dit omvat laserboren (CO₂, UV-laser), plasma-etsen en mechanisch boren (alleen geschikt voor grotere gatdiameters), waarbij laserboren meer dan 80% van het totaal uitmaakt.

Een CO₂-laser is geschikt voor gaten met een diameter van 0,075-0,15 mm en is goedkoop; een UV-laser kan microvias van minder dan 50 μm verwerken, maar de apparatuurkosten zijn 3-5 keer hoger.

De boorsnelheid van een CO₂-laser bedraagt ​​ongeveer 5.000-10.000 gaten per minuut, en die van een UV-laser ongeveer 2.000-5.000 gaten per minuut.

De positioneringsnauwkeurigheid van laserboren is ±25 μm, die van mechanisch boren is ±50 μm, en met een UV-laser kan een hoge precisie van ±15 μm worden bereikt.

Met stikstofondersteund laserboren kan de braamhoogte tot op 5 μm nauwkeurig worden geregeld, of er kan gebruik worden gemaakt van plasma-ontsmetting.

Een galvaniseerproces met doorlopende gaten is vereist, waarbij de dikte van de koperlaag wordt gecontroleerd op 25-35 μm en de uniformiteit van de koperdikte in het gat ≥85% moet zijn.

Breng een koperlaag van 0,3-0,5 μm aan op de isolerende wand van het gat om een ​​geleidende basis te creëren. De concentratie palladiumionen in de activeringsoplossing moet worden gecontroleerd op 2-5 ppm.

De lamineertemperatuur bedraagt ​​180-210℃, de druk 300-500 psi en de opwarmingssnelheid 1-2℃/minuut om een ​​gelijkmatige uitharding van de diëlektrische laag te garanderen.

De vacuümgraad moet lager zijn dan -95 kPa. Door de prepreg voor te harden tot stadium B vóór het lamineren, kan het percentage luchtbellen worden teruggebracht tot minder dan 0,5%.

Veelgebruikte varianten zijn immersiegoud (dikte 0,05-0,1 μm), OSP (filmdikte 0,2-0,5 μm) en immersiezilver (0,1-0,3 μm). Immersiegoud heeft de hoogste betrouwbaarheid.

Het is noodzakelijk om de inktviscositeit te controleren op 80-120 Pa·s en een vacuümplugproces te gebruiken om inktresten in de gaten te voorkomen, met een gatverstoppingspercentage van ≤1%.

Lasersnijden wordt gebruikt wanneer een vormnauwkeurigheid van

Dit omvat onder andere ruwe gatwanden (ruwheid Ra > 1,5 μm), holtes in gaten (holteverhouding > 5%), gatafwijking (> ± 30 μm), enz.

Plasmareiniging wordt gebruikt om boorresten te verwijderen, zodat de oppervlakteruwheid Ra van de gatwand ≤1,0 μm is.

De totale opbrengst bij volwassen processen ligt tussen de 85 en 92%. Hoe kleiner de gatdiameter, hoe lager de opbrengst. De opbrengst van microvias met een diameter van 50 μm is ongeveer 80%.

Inclusief FR-4 (diëlektrische constante 4,2-4,5), hogesnelheidsprintplaten (zoals Rogers 4350B, Dk=3,66), BT-hars, enz.

Hogesnelheidsprintplaten hebben een lagere verliesfactor (Df

Gebruikt voor het verbinden van tussenlagen, waarbij het lijmgehalte wordt gecontroleerd op 40-50% en de vloeibaarheid op 20-30% om de uniformiteit van het diëlektricum na laminering te garanderen.

Voor de binnenste laag wordt 18 μm of 35 μm koperfolie aanbevolen. Voor de buitenste laag kan 18 μm worden gebruikt om signaalverlies te verminderen. HDI-kaarten gebruiken vaak ultradunne koperfolie van 9 μm.

Het moet voldoen aan de eisen op het gebied van temperatuurbestendigheid (geen afbladderen bij 260℃/10s), isolatieweerstand (>10^12Ω) en hechting (kruisproef niveau 0).

Het wordt aanbevolen om RTF (reverse treatment) koperfolie met een ruwheid Ra

Geef de voorkeur aan materialen met een lage diëlektrische constante (Dk

Ze moeten voldoen aan de RoHS 2.0-richtlijn, met een halogeengehalte (chloor + broom) van

FR-4 basismateriaal is het goedkoopst. Hogesnelheidsprintplaten kosten 3 tot 5 keer zoveel als FR-4, en BT-hars zit daar tussenin.

Het basismateriaal moet worden bewaard bij een temperatuur onder 25℃ en een luchtvochtigheid van minder dan 60%. De prepreg moet worden ingevroren bij -18℃ en is 6 tot 12 maanden houdbaar.

Dit omvat visuele inspectie, meting van de gatdiameter, test van de koperdikte in het gat, impedantietest en dwarsdoorsnedeanalyse.

Gebruik een tweedimensionaal beeldmeetinstrument (nauwkeurigheid ±1 μm) of een scanningelektronenmicroscoop (SEM). Automatische optische inspectie (AOI) kan worden gebruikt voor batchcontrole.

Volgens de IPC-normen moet de koperdikte in het gat ≥20 μm zijn en de verhouding tussen de gemiddelde koperdikte en de minimale koperdikte ≤1,5, vastgesteld met behulp van de metallografische dwarsdoorsnedemethode.

Gebruik een netwerkanalysator met een testfrequentiebereik van 1-10 GHz, waarbij de impedantieafwijking binnen ±10% moet blijven.

Het apparaat kan visueel de kwaliteit van de gatwand, de dikte van de koperlaag en de toestand van de interlaagverbinding observeren, met een snijprecisie van ±5 μm.

Inclusief thermische stresstest (260℃/10 keer), spanningsbestendigheidstest (500V DC/1 minuut) en temperatuur-vochtigheidscyclustest (-40℃~85℃).

Observeer of de wand van het gat scheurt na de thermische schoktest (288℃/10 keer); een scheurlengte van

Gebruik SEM om de microstructuur te observeren, energie-dispersieve spectroscopie (EDS) om de elementaire samenstelling te bepalen en röntgenstraling om interne defecten op te sporen.

Optimaliseer het galvaniseerproces om holtes in gaten te verminderen, de hechting van de soldeermaskerlaag te versterken en elektrochemische migratie als gevolg van omgevingsfactoren te voorkomen.

Bij normaal gebruik gaat het apparaat 5 tot 10 jaar mee, maar in extreme omstandigheden (hoge temperatuur, hoge luchtvochtigheid) wordt de levensduur verkort tot 2 tot 3 jaar.

Inclusief SMT-lijmen, BGA-lassen en het plaatsen van componenten, met een vereiste nauwkeurigheid van ±50 μm voor het SMT-lijmen.

Het is noodzakelijk om de pastadruk te controleren op 0,5-1,0 kg/cm² om te voorkomen dat de microvias in de componenten instorten, en de piektemperatuur van de reflow-ovencurve ligt tussen 230 en 245 °C.

Het is noodzakelijk om de coplanariteit van de soldeerbolletjes (

Optimaliseer de printdikte van de soldeerpasta (100-120 μm), gebruik stikstofbeschermd reflow-solderen en zorg ervoor dat het zuurstofgehalte

De temperatuur tijdens het herwerken moet onder de 260℃ blijven en de tijd mag niet langer dan 90 seconden zijn om te voorkomen dat de koperlaag op de gatwand loslaat.

Geschikt voor microvias met een gatdiameter ≥0,3 mm, die dubbelgolfsolderen of selectief golfsolderen vereisen, met een soldeergolfhoogte van 25-35 mm.

Geef de voorkeur aan loodvrije soldeerpasta (SnAgCu-legering) met een smeltpunt van 217℃, fluxactiviteitsniveau RMA en restisolatieweerstand >10^10Ω.

Verlaag het metaalgehalte van de soldeerpasta tot 90-92%, optimaliseer het ontwerp van de stencilopening en het percentage defecte soldeerkralen kan worden teruggebracht tot minder dan 0,1%.

Gebruik reinigingsmiddelen op waterbasis bij een temperatuur van 50-60℃ gedurende 3-5 minuten om ervoor te zorgen dat de concentratie van resterende ionen

Stel de detectienauwkeurigheid in op ±25 μm en de contrastdrempel op 30-50%, waarmee meer dan 95% van de montagefouten kan worden gedetecteerd.

Materiaalkosten bedragen 40-50%, verwerkingskosten 30-40% en inspectie- en verpakkingskosten 10-20%.

Gatdiameter, aantal lagen, oppervlaktebehandelingsproces, materiaalsoort. Elke reductie van 10 μm in de minimale gatdiameter verhoogt de kosten met 15-20%.

Optimaliseer het ontwerp om het aantal lagen te verminderen, gebruik gestandaardiseerde materialen en verhoog de productiebatches, wat de kosten met 10-30% kan verlagen.

De productiecyclus voor conventionele processen bedraagt ​​7-10 dagen, en spoedbestellingen kunnen worden verkort tot 3-5 dagen, maar de kosten stijgen dan met 20-30%.

Implementeer geautomatiseerde productielijnen, optimaliseer processtromen en verhoog de benuttingsgraad van laserboormachines tot meer dan 80%.

De maandelijkse productiecapaciteit van een enkele productielijn bedraagt ​​ongeveer 5.000-10.000 m², afhankelijk van de configuratie van de apparatuur en de complexiteit van het proces.

De kosten voor kleine batches (1000 m²), voornamelijk vanwege de instelkosten van de machines en de toewijzing van vaste kosten.

De kosten worden berekend op basis van oppervlakte (yuan/m²), aantal lagen, gatdiameter, enz. De verwerkingskosten voor een typische 8-laags printplaat met 0,1 mm microvia's bedragen ongeveer 2000-3000 yuan/m².

Door DFM-ontwerpoptimalisatie kunnen de tolerantie-eisen, onder voorbehoud van het behalen van prestatiedoelen, met meer dan 15% op de kosten worden verlaagd.

De investering in een complete productielijn bedraagt ​​ongeveer 10-20 miljoen yuan, inclusief laserboormachines, galvaniseerlijnen, lamineermachines, enz.

Ontwikkeling richting kleinere gatdiameters (20 lagen), lager verlies en geïntegreerde verpakking.

Om aan de eisen voor chipstapeling te voldoen, is het noodzakelijk om verticale verbindingsgatdiameters van

Gebruikt voor het optimaliseren van procesparameters en intelligente defectdetectie, wat de opbrengst met 5-10% en de detectie-efficiëntie met 30% kan verhogen.

Laboratoriumproductie van gaten met een diameter van 10 μm is al gelukt, maar massaproductie stuit op uitdagingen op het gebied van materiaal, apparatuur en kosten.

Realiseer een naadloze verbinding tussen chips en printplaten door middel van interconnecties met hoge dichtheid, verkort de signaaloverdrachtspaden en verbeter de systeemprestaties.

Gebruik milieuvriendelijke materialen en processen, met een gehalte aan zware metalen in het afvalwater van minder dan 1 ppm en een energieverbruik dat met 20% is verminderd.

Materialen met een lage diëlektrische constante (Dk＜3,0) en ultralage verliezen (Df＜0,001) zijn vereist, en de gatdiameters moeten geoptimaliseerd worden voor signaaloverdrachtstructuren.

Het is noodzakelijk om de problemen van scheurvorming in de gatwand en afbladdering van de koperlaag tijdens het buigen met een buigradius van ≥3 mm op te lossen.

Bereik volledige procesbewaking en geautomatiseerde productie via digitale fabrieken, waardoor de productie-efficiëntie met meer dan 50% toeneemt.

Vereist een interconnectie met extreem laag verlies en hoge stabiliteit, waarbij de gatdiameters en lijnbreedtes op submicronniveau worden gecontroleerd om kwantumsignaaloverdracht te garanderen.

Gebruik HDI-printplaten met 6-10 lagen en een gatdiameter van 0,075 mm om een ​​hoge integratiedichtheid van chips, camera's, enz. te bereiken. Deze printplaten vertegenwoordigen 30-40% van de kosten van het moederbord van een mobiele telefoon.

Vereist printplaten met lage verliezen (Df＜0,003), ondersteuning voor frequentiebanden boven 28 GHz en een warmteafvoerdichtheid van ≥15 via's/cm².

Er is behoefte aan snelle interconnectie van meerdere processors, back-drilling-technologie om stubs te elimineren en een signaaloverdrachtvertraging van minder dan 1 ns.

Voldoet aan de AEC-Q100-certificering, is bestand tegen temperaturen van -40℃ tot 125℃ en heeft de 1000-uur durende zoutsproeitest doorstaan.