PCB microporoso

Uma placa de circuito impresso (PCB) fabricada usando tecnologia de gravação a laser ou plasma com um diâmetro de furo menor que 0,15 mm (a indústria normalmente usa 0,1 mm como padrão), usada para interconexão de alta densidade.

O diâmetro do furo é mais de 50% menor do que o de PCBs comuns, a largura/espaçamento da linha pode atingir 30μm/30μm, a densidade de fiação é aumentada em 2 a 3 vezes, sendo adequada para transmissão de sinais de alta frequência e alta velocidade.

De acordo com o processo, elas são divididas em vias cegas (condução unilateral), vias enterradas (condução interna) e vias passantes (que atravessam toda a placa). O diâmetro comum das vias cegas varia de 50 a 100 μm.

Amplamente utilizado em cenários de integração de alta densidade, como smartphones (representando mais de 60%), estações base 5G, placas-mãe de servidores e encapsulamento de chips de IA.

Surgiu após a consolidação da tecnologia de perfuração a laser na década de 1990. O processo atual, amplamente utilizado, permite atingir um diâmetro de furo de 30 μm, sendo o menor diâmetro de furo já registrado de 15 μm.

O diâmetro mínimo do furo para produção industrial em massa pode chegar a 50 μm, e o limite em laboratório é de 15 μm, mas o custo aumenta exponencialmente com a diminuição do diâmetro do furo.

Geralmente, a proporção não excede 1:1, e processos especiais podem chegar a 1:0,8. Uma proporção muito alta pode causar um preenchimento inadequado na galvanoplastia.

O espaçamento mínimo recomendado é de ≥80μm para garantir a integridade da camada de revestimento de cobre sem eletrodos e reduzir o risco de curto-circuito.

Recomenda-se o uso de empilhamento alternado de placas de núcleo e pré-impregnados, com a espessura do dielétrico entre camadas controlada entre 50 e 75 μm para garantir a qualidade da transmissão do sinal.

É necessário prestar atenção à capacitância parasita do buraco (valor típico

Para a distribuição de BGAs, o projeto com vias cegas é o preferido. Cada pad corresponde a 1-2 microvias, e a largura da linha de distribuição não é inferior a 40 μm.

Realize conexões multiponto entre planos de alimentação/terra através de microvias, com espaçamento ≤5mm, para reduzir a impedância entre os planos.

Aumente a densidade de vias de dissipação de calor (recomendado ≥10 vias/cm²), com um diâmetro de furo ≥80μm, para melhorar a eficiência da condução de calor.

A abertura da máscara de solda deve ser 20-30 μm maior que o diâmetro do furo em cada lado para evitar que a tinta da máscara de solda bloqueie o furo.

Adote um processo de construção para aumentar o número de camadas de fiação e utilize vias cegas e enterradas em vez de vias passantes, o que pode aumentar a densidade de fiação em mais de 30%.

Incluindo perfuração a laser (laser de CO₂, UV), gravação a plasma e perfuração mecânica (adequada apenas para diâmetros de furo maiores), sendo a perfuração a laser responsável por mais de 80% dos processos.

O laser de CO₂ é adequado para diâmetros de furos de 0,075 a 0,15 mm e tem baixo custo; o laser UV pode processar microvias

A velocidade de perfuração do laser de CO₂ é de cerca de 5.000 a 10.000 furos por minuto, enquanto a do laser UV é de cerca de 2.000 a 5.000 furos por minuto.

A precisão de posicionamento da perfuração a laser é de ±25μm, enquanto a da perfuração mecânica é de ±50μm, e o laser UV pode atingir uma alta precisão de ±15μm.

A perfuração a laser assistida por nitrogênio permite controlar a altura da rebarba com precisão de 5 μm, ou pode-se utilizar a técnica de desbaste por plasma.

É necessário um processo de eletrodeposição através de furos passantes, com a espessura da camada de cobre controlada entre 25 e 35 μm, e a uniformidade da espessura do cobre no furo ≥ 85%.

Deposite uma camada de cobre de 0,3 a 0,5 μm na parede isolante do orifício para fornecer uma base condutora. A concentração de íons de paládio na solução de ativação precisa ser controlada entre 2 e 5 ppm.

A temperatura de laminação é de 180-210℃, a pressão é de 300-500 psi e a taxa de aquecimento é de 1-2℃/minuto para garantir a cura uniforme da camada dielétrica.

O grau de vácuo deve ser inferior a -95 kPa. Pré-cure o pré-impregnado até o estágio B antes da laminação, e a taxa de defeitos de bolhas pode ser reduzida para menos de 0,5%.

Os revestimentos mais comuns incluem ouro por imersão (espessura de 0,05 a 0,1 μm), OSP (espessura da película de 0,2 a 0,5 μm) e prata por imersão (0,1 a 0,3 μm). O ouro por imersão apresenta a maior confiabilidade.

É necessário controlar a viscosidade da tinta entre 80 e 120 Pa·s e utilizar um processo de vedação a vácuo para evitar resíduos de tinta nos orifícios, com uma taxa de bloqueio de orifícios ≤1%.

O corte a laser é utilizado quando a precisão dimensional exigida é inferior a ±0,1 mm. Para requisitos convencionais, podem ser utilizadas fresas com velocidade de corte entre 20.000 e 30.000 rpm.

Incluindo paredes de orifícios rugosas (rugosidade Ra >1,5μm), vazios nos orifícios (índice de vazios >5%), desvio do orifício (>±30μm), etc.

A limpeza por plasma é utilizada para remover resíduos de perfuração, de modo que a rugosidade superficial Ra da parede do furo seja ≤1,0μm.

O rendimento geral em processos consolidados é de cerca de 85 a 92%. Quanto menor o diâmetro do orifício, menor o rendimento. O rendimento de microvias de 50 μm é de aproximadamente 80%.

Incluindo FR-4 (constante dielétrica de 4,2 a 4,5), placas de alta velocidade (como Rogers 4350B, Dk=3,66), resina BT, etc.

As placas de alta velocidade têm uma tangente de perda menor (Df

Utilizado para colagem entre camadas, com o teor de cola controlado entre 40-50% e a fluidez entre 20-30% para garantir a uniformidade do dielétrico após a laminação.

Para a camada interna, recomenda-se folha de cobre de 18 μm ou 35 μm. Para a camada externa, pode-se usar 18 μm para reduzir a perda de sinal. As placas HDI geralmente utilizam folha de cobre ultrafina de 9 μm.

O produto precisa atender aos requisitos de resistência à temperatura (sem descascamento a 260℃/10s), resistência de isolamento (>10^12Ω) e adesão (nível 0 no teste de corte transversal).

Recomenda-se o uso de folha de cobre RTF (tratamento reverso) com rugosidade Ra

Dê preferência a materiais com baixa constante dielétrica (Dk

Eles precisam estar em conformidade com a diretiva RoHS 2.0, com teor de halogênios (cloro + bromo)

O material base FR-4 tem o menor custo. As placas de alta velocidade custam de 3 a 5 vezes mais que o FR-4, e a resina BT fica em um valor intermediário.

O material base deve ser armazenado a uma temperatura inferior a 25°C e com umidade inferior a 60%. O pré-impregnado deve ser congelado a -18°C e tem um prazo de validade de 6 a 12 meses.

Incluindo inspeção visual, medição do diâmetro do furo, teste de espessura do cobre no furo, teste de impedância e análise da seção transversal.

Utilize um instrumento de medição de imagem bidimensional (precisão ±1 μm) ou um microscópio eletrônico de varredura (MEV). A inspeção óptica automatizada (AOI) pode ser usada para detecção em lote.

As normas IPC exigem que a espessura do cobre no furo seja ≥20μm e que a relação entre a espessura média do cobre e a espessura mínima do cobre seja ≤1,5, detectada pelo método de seção transversal metalográfica.

Utilize um analisador de redes com uma faixa de frequência de teste de 1 a 10 GHz, e o desvio de impedância deve ser controlado dentro de ±10%.

É possível observar visualmente a qualidade da parede do furo, a espessura da camada de cobre e a condição de ligação entre as camadas, com uma precisão de corte de ±5μm.

Incluindo teste de estresse térmico (260℃/10 vezes), teste de tensão suportável (500V DC/1 minuto) e teste de ciclo de temperatura e umidade (-40℃~85℃).

Observe se a parede do furo apresenta fissuras após o teste de choque térmico (288℃/10 vezes), sendo que um comprimento de fissura

Utilize microscopia eletrônica de varredura (MEV) para observar a microestrutura, espectroscopia de dispersão de energia (EDS) para detectar a composição elementar e raios X para detectar defeitos internos.

Otimizar o processo de galvanoplastia para reduzir vazios nos orifícios, fortalecer a adesão da camada de máscara de solda e evitar a migração eletroquímica causada por fatores ambientais.

Em condições normais de uso, pode durar de 5 a 10 anos, enquanto em ambientes agressivos (alta temperatura, alta umidade) essa vida útil será reduzida para 2 a 3 anos.

Incluindo aplicação de pasta SMT, soldagem BGA e inserção de componentes, com um requisito de precisão de aplicação de pasta SMT de ±50μm.

É necessário controlar a pressão de colagem entre 0,5 e 1,0 kg/cm² para evitar o colapso dos componentes nos microvias, e a temperatura máxima da curva do forno de refluxo é de 230 a 245 °C.

É necessário controlar com precisão a coplanaridade das esferas de solda (

Otimize a espessura da pasta de solda aplicada (100-120 μm), utilize soldagem por refluxo com proteção de nitrogênio e certifique-se de que o teor de oxigênio seja inferior a 500 ppm.

A temperatura de retrabalho deve ser controlada abaixo de 260°C e o tempo deve ser inferior a 90 segundos para evitar que a camada de cobre na parede do furo se desprenda.

Indicado para microvias com diâmetro de furo ≥0,3 mm, que requerem soldagem por onda dupla ou soldagem por onda seletiva, com altura de onda de solda de 25 a 35 mm.

Dê prioridade à pasta de solda sem chumbo (liga SnAgCu) com ponto de fusão de 217℃, nível de atividade de fluxo RMA e resistência de isolamento residual >10^10Ω.

Reduza o teor de metal da pasta de solda para 90-92%, otimize o projeto de abertura do estêncil e a taxa de defeitos do cordão de solda poderá ser reduzida para menos de 0,1%.

Utilize agentes de limpeza à base de água a uma temperatura de 50-60℃ durante 3-5 minutos para garantir que a concentração de íons residuais seja

Defina a precisão de detecção para ±25μm e o limite de contraste para 30-50%, o que permite detectar mais de 95% dos defeitos de montagem.

Os custos com materiais representam de 40 a 50%, os custos de processamento de 30 a 40% e os custos de inspeção e embalagem de 10 a 20%.

Diâmetro do furo, número de camadas, processo de tratamento de superfície, tipo de material. Cada redução de 10 μm no diâmetro mínimo do furo aumenta os custos em 15 a 20%.

Otimizar o projeto para reduzir o número de camadas, usar materiais padronizados e aumentar os lotes de produção pode reduzir os custos em 10 a 30%.

O ciclo de produção para processos convencionais é de 7 a 10 dias, e pedidos urgentes podem ser comprimidos para 3 a 5 dias, mas o custo aumenta em 20 a 30%.

Adotar linhas de produção automatizadas, otimizar os fluxos de processo e aumentar a taxa de utilização dos equipamentos de perfuração a laser para mais de 80%.

A capacidade de produção mensal de uma única linha de produção é de aproximadamente 5.000 a 10.000 m², dependendo da configuração do equipamento e da complexidade do processo.

O custo de lotes pequenos (1000㎡), principalmente devido à configuração da máquina e à alocação de custos fixos.

O cálculo é feito levando em consideração a área (yuan/㎡), o número de camadas, o diâmetro do furo, etc. A taxa de processamento para uma placa típica de 8 camadas com microvias de 0,1 mm é de aproximadamente 2000 a 3000 yuan/㎡.

Por meio da otimização do projeto DFM (Design for Manufacturing), a flexibilização dos requisitos de tolerância, mantendo o desempenho, pode reduzir os custos em mais de 15%.

O investimento em equipamentos para uma linha de produção completa gira em torno de 10 a 20 milhões de yuans, incluindo máquinas de perfuração a laser, linhas de galvanoplastia, laminadoras, etc.

Em desenvolvimento, busca-se diâmetros de orifícios menores (20 camadas), menor perda e embalagem integrada.

Para atender aos requisitos de empilhamento de chips, é necessário obter diâmetros de orifícios de interconexão vertical inferiores a 50 μm e precisão de alinhamento entre camadas de ±10 μm.

Utilizado para otimização de parâmetros de processo e detecção inteligente de defeitos, podendo aumentar o rendimento em 5 a 10% e a eficiência de detecção em 30%.

A fabricação em laboratório de orifícios com diâmetro de 10 μm já foi alcançada, mas a produção em massa enfrenta desafios relacionados a materiais, equipamentos e custos.

Obtenha uma conexão perfeita entre chips e placas de circuito impresso por meio de interconexões de alta densidade, reduza os caminhos de transmissão de sinal e melhore o desempenho do sistema.

Utilizar materiais e processos ecologicamente corretos, com teor de metais pesados ​​no efluente inferior a 1 ppm e consumo de energia reduzido em 20%.

São necessários materiais com baixa constante dielétrica (Dk

É necessário solucionar os problemas de fissuras na parede do furo e desprendimento da camada de cobre durante a curvatura, com um raio de curvatura ≥3mm.

Obtenha monitoramento completo do processo e produção automatizada por meio de fábricas digitais, com aumento da eficiência de produção em mais de 50%.

Requerem interconexões com perdas extremamente baixas e alta estabilidade, com diâmetros de orifícios e larguras de linha controlados em nível submicrométrico para garantir a transmissão de sinais quânticos.

Utilizam-se placas HDI de 6 a 10 camadas com diâmetro de furo de 0,075 mm para alcançar alta densidade de integração de chips, câmeras, etc., representando de 30 a 40% do custo da placa-mãe do celular.

Requer placas de baixa perda (Df＜0,003), suporte a bandas de frequência acima de 28 GHz e dissipação de calor com densidade de vias ≥15 vias/cm².

Para atender à interconexão de alta velocidade de múltiplos processadores, utiliza-se a tecnologia de perfuração reversa para eliminar terminações e obter um atraso de transmissão de sinal inferior a 1 ns.

Possui certificação AEC-Q100, faixa de resistência à temperatura de -40℃ a 125℃ e passou no teste de névoa salina de 1000 horas.