Mikroporowata płytka PCB

Płytka drukowana (PCB) wyprodukowana przy użyciu technologii trawienia laserowego lub plazmowego, z średnicą otworów mniejszą niż 0,15 mm (w branży standardem jest 0,1 mm), stosowana do połączeń o dużej gęstości.

Średnica otworów jest o ponad 50% mniejsza niż w zwykłych płytkach PCB, szerokość/odstęp między liniami może osiągnąć 30 μm/30 μm, gęstość okablowania jest zwiększona 2-3-krotnie, a płytka nadaje się do transmisji sygnałów o wysokiej częstotliwości i dużej prędkości.

Ze względu na proces technologiczny, dzieli się je na przelotki ślepe (przewodzące jednostronnie), przelotki zakopane (przewodzące wewnętrznie) i przelotki przelotowe (przechodzące przez całą płytkę). Typowy zakres średnic przelotek ślepych wynosi 50–100 μm.

Powszechnie stosowane w scenariuszach integracji o dużej gęstości, takich jak smartfony (stanowiące ponad 60%), stacje bazowe 5G, płyty główne serwerów i obudowy układów AI.

Powstała ona po ugruntowaniu się technologii wiercenia laserowego w latach 90. XX wieku. Obecnie stosowany proces pozwala na wykonanie otworów o średnicy 30 μm, a minimalna średnica otworu wynosi 15 μm.

Minimalna średnica otworu do masowej produkcji przemysłowej może osiągnąć 50 μm, a granica laboratoryjna wynosi 15 μm, ale koszty rosną wykładniczo wraz ze zmniejszaniem się średnicy otworu.

Zazwyczaj współczynnik kształtu nie przekracza 1:1, a w specjalnych procesach może osiągnąć 1:0,8. Zbyt wysoki współczynnik kształtu może spowodować słabe wypełnienie galwaniczne.

Zalecany minimalny odstęp wynosi ≥80μm, aby zapewnić integralność warstwy miedziowania bezprądowego i ograniczyć ryzyko zwarć.

Zaleca się naprzemienne układanie płyt rdzeniowych i prepregów, przy czym grubość warstwy dielektrycznej międzywarstwy powinna mieścić się w granicach 50–75 μm, co pozwoli na zapewnienie odpowiedniej jakości transmisji sygnału.

Należy zwrócić uwagę na pojemność pasożytniczą otworu (typowa wartość

W przypadku rozgałęzień BGA preferowana jest konstrukcja przelotek ślepych. Każde pole odpowiada 1-2 mikroprzelotkom, a szerokość linii rozgałęzienia nie jest mniejsza niż 40 μm.

Zrealizuj wielopunktowe połączenie między płaszczyznami zasilania/uziemienia poprzez mikroprzelotki, w odstępach ≤5 mm, aby zmniejszyć impedancję między płaszczyznami.

Zwiększ gęstość otworów odprowadzających ciepło (zalecane ≥10 otworów/cm²) o średnicy ≥80μm, aby poprawić efektywność przewodzenia ciepła.

Otwór maski lutowniczej powinien być o 20–30 μm większy od średnicy otworu z każdej strony, aby zapobiec zablokowaniu otworu przez tusz maski lutowniczej.

Wprowadź proces rozbudowy, aby zwiększyć liczbę warstw okablowania, a zamiast przelotek przelotowych stosuj otwory ślepe i zakopane, co może zwiększyć gęstość okablowania o ponad 30%.

Obejmuje wiercenie laserowe (CO₂, laser UV), trawienie plazmowe i wiercenie mechaniczne (odpowiednie jedynie do otworów o większych średnicach), przy czym wiercenie laserowe stanowi ponad 80%.

Laser CO₂ nadaje się do otworów o średnicy 0,075–0,15 mm przy niskich kosztach; laser UV może przetwarzać mikrootwory

Prędkość wiercenia laserem CO₂ wynosi około 5000–10 000 otworów na minutę, a laserem UV około 2000–5000 otworów na minutę.

Dokładność pozycjonowania przy wierceniu laserowym wynosi ±25μm, przy wierceniu mechanicznym ±50μm, a laser UV może osiągnąć wysoką precyzję rzędu ±15μm.

Wiercenie laserowe wspomagane azotem pozwala na kontrolę wysokości zadziorów z dokładnością do 5 μm, można też zastosować usuwanie zadziorów za pomocą plazmy.

Wymagany jest proces galwanizacji otworów przelotowych, przy czym grubość powłoki miedzianej musi mieścić się w granicach 25–35 μm, a jednorodność grubości miedzi w otworze musi wynosić ≥85%.

Nałóż warstwę miedzi o grubości 0,3-0,5 μm na ściankę otworu izolacyjnego, aby zapewnić przewodzącą bazę. Stężenie jonów palladu w roztworze aktywującym należy kontrolować na poziomie 2-5 ppm.

Temperatura laminowania wynosi 180–210°C, ciśnienie 300–500 psi, a szybkość nagrzewania 1–2°C/minutę, co zapewnia równomierne utwardzenie warstwy dielektrycznej.

Stopień podciśnienia musi być niższy niż -95 kPa. Przed laminowaniem należy wstępnie utwardzić prepreg do fazy B, a wskaźnik defektów pęcherzykowych można zmniejszyć do poniżej 0,5%.

Do najpopularniejszych należą złoto immersyjne (grubość 0,05-0,1 μm), OSP (grubość warstwy 0,2-0,5 μm) oraz srebro immersyjne (0,1-0,3 μm). Złoto immersyjne charakteryzuje się najwyższą niezawodnością.

Należy kontrolować lepkość tuszu na poziomie 80–120 Pa·s i stosować proces zatykania próżniowego, aby zapobiec gromadzeniu się resztek tuszu w otworach, przy czym stopień blokowania otworów powinien wynosić ≤1%.

Cięcie laserowe stosuje się, gdy wymagana dokładność kształtu wynosi

W tym chropowate ścianki otworów (chropowatość Ra >1,5 μm), puste przestrzenie w otworach (współczynnik pustych przestrzeni >5%), odchylenie otworów (>±30 μm) itd.

Czyszczenie plazmowe stosuje się w celu usunięcia pozostałości wiertniczych, tak aby chropowatość powierzchni Ra ścianki otworu wynosiła ≤1,0μm.

Całkowita wydajność w dojrzałych procesach wynosi około 85–92%. Im mniejsza średnica otworu, tym niższa wydajność. Wydajność mikrootworów o średnicy 50 μm wynosi około 80%.

W tym FR-4 (stała dielektryczna 4,2-4,5), płytki o dużej prędkości (takie jak Rogers 4350B, Dk=3,66), żywica BT itp.

Szybkie płytki mają niższy tangens strat (Df

Stosowany do łączenia międzywarstwowego, przy zawartości kleju kontrolowanej na poziomie 40-50% i płynności na poziomie 20-30%, aby zapewnić jednorodność dielektryka po laminowaniu.

W przypadku warstwy wewnętrznej zalecana jest folia miedziana o grubości 18 μm lub 35 μm. W przypadku warstwy zewnętrznej można zastosować folię o grubości 18 μm, aby zredukować straty sygnału. Płytki HDI często wykorzystują ultracienką folię miedzianą o grubości 9 μm.

Musi spełniać wymagania dotyczące odporności na temperaturę (brak łuszczenia się przy 260℃/10 s), rezystancji izolacji (>10^12Ω) i przyczepności (poziom 0 testu nacięcia krzyżowego).

Zaleca się stosowanie folii miedzianej RTF (reverse treatment) o chropowatości Ra

Należy preferować materiały o niskiej stałej dielektrycznej (Dk

Muszą być zgodne z dyrektywą RoHS 2.0, a zawartość halogenów (chloru + bromu) musi wynosić

Materiał bazowy FR-4 ma najniższy koszt. Płytki szybkobieżne są 3-5 razy droższe od FR-4, a żywica BT plasuje się pomiędzy nimi.

Materiał bazowy należy przechowywać w temperaturze poniżej 25°C i wilgotności

Obejmuje kontrolę wizualną, pomiar średnicy otworu, badanie grubości miedzi w otworze, badanie impedancji i analizę przekroju.

Użyj dwuwymiarowego instrumentu do pomiaru obrazu (dokładność ±1 μm) lub skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Do wykrywania partii można zastosować automatyczną inspekcję optyczną (AOI).

Normy IPC wymagają, aby grubość miedzi w otworze wynosiła ≥20 μm, a stosunek średniej grubości miedzi do minimalnej grubości miedzi wynosił ≤1,5, co wykrywa się metodą przekroju metalograficznego.

Należy użyć analizatora sieciowego o zakresie częstotliwości testowej 1–10 GHz, a odchylenie impedancji powinno mieścić się w granicach ±10%.

Umożliwia wizualną obserwację jakości ścianek otworów, grubości warstwy miedzi i stanu wiązań międzywarstwowych z dokładnością podziału ±5 μm.

Obejmuje test naprężenia termicznego (260℃/10 razy), test wytrzymałości na napięcie (500 V DC/1 minuta) i test cyklu temperatury i wilgotności (-40℃~85℃).

Sprawdź, czy ścianki otworu pękają po badaniu szoku termicznego (288°C/10 razy), a długość pęknięcia wynosi

Do obserwacji mikrostruktury stosuje się SEM, do wykrywania składu pierwiastkowego — spektroskopię dyspersyjną energii (EDS), a do wykrywania wewnętrznych defektów — promienie rentgenowskie.

Zoptymalizuj proces galwanizacji, aby zmniejszyć liczbę pustych przestrzeni w otworach, wzmocnić przyczepność warstwy maski lutowniczej i zapobiec migracji elektrochemicznej wywoływanej przez czynniki środowiskowe.

W normalnych warunkach użytkowania żywotność ta wynosi 5-10 lat, natomiast w trudnych warunkach (wysoka temperatura, duża wilgotność) żywotność ta ulega skróceniu do 2-3 lat.

Obejmuje nakładanie warstw SMT, spawanie BGA i wkładanie komponentów, przy czym dokładność nanoszenia warstw SMT wynosi ±50μm.

Należy kontrolować ciśnienie wklejania na poziomie 0,5–1,0 kg/cm², aby zapobiec zapadaniu się mikrootworów w elementach. Maksymalna temperatura na krzywej pieca reflow wynosi 230–245℃.

Należy precyzyjnie kontrolować współpłaszczyznowość kulek lutowniczych (

Zoptymalizuj grubość nakładanej pasty lutowniczej (100–120 μm), stosuj lutowanie rozpływowe z zabezpieczeniem azotem i zadbaj o to, aby zawartość tlenu wynosiła

Temperaturę obróbki należy utrzymywać poniżej 260°C, a czas obróbki powinien być krótszy niż 90 sekund, aby zapobiec odklejaniu się warstwy miedzi ze ścianki otworu.

Nadaje się do mikroprzelotek o średnicy otworu ≥0,3 mm, wymagających lutowania dwufalowego lub selektywnego lutowania falowego, o wysokości fali lutowniczej 25–35 mm.

Priorytet należy przyznawać paście lutowniczej bezołowiowej (stop SnAgCu) o temperaturze topnienia 217℃, poziomie aktywności topnika RMA i rezystancji izolacji resztkowej >10^10Ω.

Zmniejszenie zawartości metalu w paście lutowniczej do 90-92%, optymalizacja otworu szablonu, a współczynnik defektów w stopce lutowniczej może zostać zredukowany do wartości poniżej 0,1%.

Stosuj środki czyszczące na bazie wody w temperaturze 50–60℃ przez 3–5 minut, aby mieć pewność, że stężenie jonów resztkowych wynosi

Ustaw dokładność wykrywania na ±25μm i próg kontrastu na 30-50%, co pozwoli na wykrycie ponad 95% wad montażowych.

Koszty materiałów stanowią 40-50%, koszty przetwarzania 30-40%, a koszty kontroli i pakowania 10-20%.

Średnica otworu, liczba warstw, proces obróbki powierzchni, rodzaj materiału. Każde 10 μm zmniejszenia minimalnej średnicy otworu zwiększa koszty o 15-20%.

Zoptymalizuj projekt, aby zmniejszyć liczbę warstw, użyj standardowych materiałów i zwiększ partie produkcyjne, co może obniżyć koszty o 10–30%.

Cykl produkcyjny w przypadku procesów konwencjonalnych wynosi 7–10 dni, a realizacja pilnych zamówień może zostać skrócona do 3–5 dni, ale wiąże się to ze wzrostem kosztów o 20–30%.

Wprowadź zautomatyzowane linie produkcyjne, zoptymalizuj przepływy procesów i zwiększ stopień wykorzystania sprzętu do wiercenia laserowego do ponad 80%.

Miesięczna zdolność produkcyjna pojedynczej linii produkcyjnej wynosi około 5000–10 000 m², w zależności od konfiguracji sprzętu i złożoności procesu.

Koszt małych partii (1000㎡), głównie ze względu na konfigurację maszyn i alokację stałych kosztów.

Obliczana kompleksowo według powierzchni (juanów/㎡), liczby warstw, średnicy otworu itp. Opłata za przetwarzanie typowej 8-warstwowej płytki z mikroprzelotkami o grubości 0,1 mm wynosi około 2000–3000 juanów/㎡.

Dzięki optymalizacji projektu DFM złagodzenie wymagań dotyczących tolerancji przy jednoczesnym zapewnieniu zgodności z wydajnością może obniżyć koszty o ponad 15%.

Inwestycja w kompletne wyposażenie linii produkcyjnej wynosi około 10-20 milionów juanów, obejmując m.in. maszyny do wiercenia laserowego, linie galwaniczne, laminatory itp.

Rozwój w kierunku mniejszych średnic otworów (20 warstw), mniejszych strat i zintegrowanego pakowania.

Aby spełnić wymagania dotyczące układania układów scalonych w stosy, konieczne jest osiągnięcie średnic otworów połączeń pionowych

Stosowany do optymalizacji parametrów procesu i inteligentnego wykrywania defektów, co może zwiększyć wydajność o 5-10% i skuteczność wykrywania o 30%.

Udało się już wyprodukować w laboratorium otwory o średnicy 10 μm, ale masowa produkcja wiąże się z wyzwaniami związanymi z materiałami, sprzętem i kosztami.

Uzyskaj bezproblemowe połączenie między układami scalonymi i płytkami PCB dzięki połączeniom o dużej gęstości, skróć ścieżki transmisji sygnału i popraw wydajność systemu.

Stosuj przyjazne dla środowiska materiały i procesy, zapewniające zawartość metali ciężkich w ściekach

Wymagają materiałów o niskiej stałej dielektrycznej (Dk

Należy rozwiązać problemy pękania ścianek otworów i łuszczenia się warstwy miedzi podczas gięcia przy promieniu gięcia ≥3 mm.

Osiągnij pełen monitoring procesów i automatyzację produkcji dzięki fabrykom cyfrowym, zwiększając wydajność produkcji o ponad 50%.

Wymagają niezwykle niskich strat i wysokiej stabilności połączeń, ze średnicami otworów i szerokościami linii kontrolowanymi na poziomie submikronowym, aby zapewnić transmisję sygnału kwantowego.

Użyj płytek HDI składających się z 6–10 warstw i średnicy otworów wynoszącej 0,075 mm, aby osiągnąć gęstość integracji układów scalonych, kamer itp., co stanowi 30–40% kosztów płyty głównej telefonu komórkowego.

Wymagają płyt o niskich stratach (Df＜0,003), obsługujących pasma częstotliwości powyżej 28 GHz i gęstości rozpraszania ciepła ≥15 przelotek/cm².

Konieczne jest zapewnienie szybkiej łączności wielu procesorów, użycie technologii back-drilling w celu wyeliminowania przerw i opóźnienie transmisji sygnału

Posiada certyfikat AEC-Q100, jest odporny na temperaturę w zakresie od -40℃ do 125℃, a także pomyślnie przeszedł 1000-godzinny test w mgle solnej.