Mikro porozna tiskana vezja

Tiskano vezje (PCB), izdelano z laserskim ali plazemskim jedkanjem, s premerom luknje manjšim od 0,15 mm (industrija običajno uporablja 0,1 mm kot standard), ki se uporablja za medsebojne povezave z visoko gostoto.

Premer luknje je za več kot 50 % manjši od premera navadnih tiskanih vezij, širina/razmik med linijami lahko doseže 30 μm/30 μm, gostota ožičenja se poveča za 2-3 krat in je primeren za visokofrekvenčni in visokohitrostni prenos signalov.

Glede na postopek se delijo na slepe prehode (enostransko prevajanje), zakopane prehode (notranje prevajanje) in skoznje prehode (skozi celotno ploščo). Običajni premer slepih prehodov je 50–100 μm.

Široko se uporablja v scenarijih integracije z visoko gostoto, kot so pametni telefoni (ki predstavljajo več kot 60 %), bazne postaje 5G, matične plošče strežnikov in ohišja čipov umetne inteligence.

Pojavil se je po zrelosti tehnologije laserskega vrtanja v devetdesetih letih prejšnjega stoletja. Trenutni glavni postopek lahko doseže premer luknje 30 μm, minimalni rekordni premer luknje pa je 15 μm.

Najmanjši premer luknje za industrijsko masovno proizvodnjo lahko doseže 50 μm, laboratorijska meja pa je 15 μm, vendar se stroški eksponentno povečujejo z zmanjšanjem premera luknje.

Na splošno razmerje stranic ne presega 1:1, posebni postopki pa lahko dosežejo 1:0,8. Previsoko razmerje stranic lahko povzroči slabo polnjenje pri galvanizaciji.

Priporočeni minimalni razmik je ≥80 μm, da se zagotovi celovitost plasti breztočnega bakrenja in zmanjša tveganje kratkih stikov.

Priporočljivo je izmenično zlaganje jedrnih plošč in prepregov, pri čemer je debelina dielektričnega sloja nadzorovana na 50-75 μm, da se zagotovi kakovost prenosa signala.

Pozornost je treba nameniti parazitski kapacitivnosti luknje (tipična vrednost

Za razcepitev BGA je prednostna zasnova s ​​slepimi prehodi. Vsaka blazinica ustreza 1-2 mikroprehodom, širina razcepljene linije pa ni manjša od 40 μm.

Za zmanjšanje impedance med napajalnimi/ozemljitvenimi ravninami uporabite večtočkovno povezavo prek mikroprehodov z razmikom ≤ 5 mm.

Povečajte gostoto prehodnih odprtin za odvajanje toplote (priporočeno ≥10 prehodnih odprtin/cm²) s premerom odprtine ≥80 μm, da izboljšate učinkovitost prevajanja toplote.

Odprtina spajkalne maske mora biti na vsaki strani za 20–30 μm večja od premera luknje, da se prepreči, da bi črnilo spajkalne maske blokiralo luknjo.

Za povečanje števila plasti ožičenja uporabite postopek kopičenja in namesto skoznjih prehodov uporabite slepe in zakopane prehode, kar lahko poveča gostoto ožičenja za več kot 30 %.

Vključno z laserskim vrtanjem (CO₂, UV laser), plazemskim jedkanjem in mehanskim vrtanjem (primerno le za večje premere lukenj), pri čemer lasersko vrtanje predstavlja več kot 80 %.

CO₂ laser je primeren za premere lukenj 0,075–0,15 mm z nizkimi stroški; UV laser lahko obdeluje mikropreboje

Hitrost vrtanja CO₂ laserja je približno 5.000–10.000 lukenj na minuto, UV laser pa približno 2.000–5.000 lukenj na minuto.

Natančnost pozicioniranja laserskega vrtanja je ±25 μm, mehanskega vrtanja ±50 μm, UV laser pa lahko doseže visoko natančnost ±15 μm.

Z laserskim vrtanjem z dušikom lahko nadzorujete višino zareze znotraj 5 μm ali pa uporabite plazemsko odstranjevanje madežev.

Potreben je postopek galvanizacije skozi luknjo, pri čemer je debelina bakrene prevleke nadzorovana na 25-35 μm, enakomernost debeline bakra v luknji pa ≥85 %.

Na steno izolacijske luknje nanesite 0,3–0,5 μm debelo plast bakra, da zagotovite prevodno podlago. Koncentracijo paladijevih ionov v aktivacijski raztopini je treba nadzorovati na 2–5 ppm.

Temperatura laminacije je 180-210 ℃, tlak je 300-500 psi, hitrost segrevanja pa 1-2 ℃/minuto, da se zagotovi enakomerno strjevanje dielektrične plasti.

Stopnja vakuuma mora biti pod -95 kPa. Pred laminiranjem predhodno utrdite prepreg do stopnje B, da se stopnja napak v mehurčkih zmanjša pod 0,5 %.

Med pogostejše spadajo imerzijska zlata (debelina 0,05–0,1 μm), OSP (debelina filma 0,2–0,5 μm) in imerzijska srebrna (0,1–0,3 μm). Imerzijska zlata imajo najvišjo zanesljivost.

Viskoznost črnila je treba nadzorovati na 80–120 Pa·s in uporabiti postopek vakuumskega zapiranja, da preprečimo ostanke črnila v luknjah, s stopnjo zapiranja lukenj ≤ 1 %.

Lasersko rezanje se uporablja, kadar je zahtevana natančnost oblike

Vključno z grobimi stenami lukenj (hrapavost Ra > 1,5 μm), prazninami v luknjah (razmerje praznin > 5 %), odstopanjem lukenj (> ± 30 μm) itd.

Plazemsko čiščenje se uporablja za odstranjevanje ostankov vrtanja, tako da je hrapavost površine Ra stene luknje ≤ 1,0 μm.

Skupni izkoristek pri zrelih postopkih je približno 85–92 %. Manjši kot je premer luknje, nižji je izkoristek. Izkoristek 50 μm mikroprepustnic je približno 80 %.

Vključno s FR-4 (dielektrična konstanta 4,2–4,5), visokohitrostnimi ploščami (kot je Rogers 4350B, Dk=3,66), BT smolo itd.

Visokohitrostne plošče imajo nižji tangens izgub (Df

Uporablja se za medplastno lepljenje, pri čemer je vsebnost lepila nadzorovana na 40-50 % in fluidnost na 20-30 %, da se zagotovi enakomernost dielektrika po laminiranju.

Za notranjo plast je priporočljiva bakrena folija debeline 18 μm ali 35 μm. Za zunanjo plast se lahko za zmanjšanje izgube signala uporabi 18 μm. Plošče HDI pogosto uporabljajo ultra tanko bakreno folijo debeline 9 μm.

Izpolnjevati mora temperaturno odpornost (brez luščenja pri 260 ℃/10 s), izolacijsko upornost (> 10^12 Ω) in oprijem (stopnja prečnega prereza 0).

Za zmanjšanje izgube signala je priporočljiva uporaba bakrene folije RTF (reverse treatment) z hrapavostjo Ra

Prednost dajte materialom z nizko dielektrično konstanto (Dk

Izpolnjevati morajo zahteve direktive RoHS 2.0, z vsebnostjo halogenov (klor + brom)

Osnovni material FR-4 ima najnižje stroške. Visokohitrostne plošče stanejo 3-5-krat več kot FR-4, smola BT pa je nekje vmes.

Osnovni material je treba shranjevati pri temperaturi pod 25 ℃ in vlažnosti

Vključno z vizualnim pregledom, merjenjem premera luknje, preizkusom debeline bakra v luknji, preizkusom impedance in analizo prečnega prereza.

Uporabite instrument za merjenje dvodimenzionalne slike (natančnost ±1 μm) ali vrstični elektronski mikroskop (SEM). Za zaznavanje serij se lahko uporabi samodejni optični pregled (AOI).

Standardi IPC zahtevajo, da je debelina bakra v luknji ≥ 20 μm, razmerje med povprečno debelino bakra in minimalno debelino bakra pa ≤ 1,5, kar se ugotovi z metalografsko metodo prečnega prereza.

Uporabite omrežni analizator s frekvenčnim območjem testa 1–10 GHz, odstopanje impedance pa mora biti v območju ±10 %.

Vizualno lahko opazuje kakovost stene luknje, debelino bakrene plasti in stanje medplastnih vezi z natančnostjo rezanja ± 5 μm.

Vključno s testom toplotne obremenitve (260 ℃/10-krat), testom napetostne odpornosti (500 V DC/1 minuta) in testom cikla temperature in vlažnosti (-40 ℃~85 ℃).

Po preizkusu s toplotnim šokom (288 ℃/10-krat) opazujte, ali stena luknje razpoka in ali je dolžina razpoke

Za opazovanje mikrostrukture uporabite SEM, za zaznavanje elementarne sestave energijsko disperzijsko spektroskopijo (EDS) in za zaznavanje notranjih napak rentgensko spektroskopijo.

Optimizirajte postopek galvanizacije, da zmanjšate praznine v luknjah, okrepite oprijem plasti spajkalne maske in preprečite elektrokemično migracijo, ki jo povzročajo okoljski dejavniki.

V normalnih pogojih uporabe lahko doseže 5-10 let, v ostrih okoljih (visoka temperatura, visoka vlažnost) pa se bo življenjska doba skrajšala na 2-3 leta.

Vključno z lepljenjem SMT, varjenjem BGA in vstavljanjem komponent, z zahtevo po natančnosti lepljenja SMT ±50 μm.

Tlak lepljenja je treba nadzorovati pri 0,5-1,0 kg/cm², da se prepreči zrušitev mikroprepustnic komponent, najvišja temperatura krivulje reflow pečice pa je 230-245 ℃.

Potrebno je natančno nadzorovati koplanarnost spajkalnih kroglic (

Optimizirajte debelino tiskanja spajkalne paste (100-120 μm), uporabite spajkanje z zaščito pred dušikom in vsebnost kisika

Temperaturo predelave je treba nadzorovati pod 260 ℃, čas pa mora biti

Primerno za mikroprehode s premerom odprtine ≥0,3 mm, ki zahtevajo dvovalovno spajkanje ali selektivno valovno spajkanje, z višino spajkalnega vala 25-35 mm.

Prednost dajte spajkalni pasti brez svinca (zlitina SnAgCu) s tališčem 217 ℃, stopnjo aktivnosti fluksa RMA in ostanki izolacijske upornosti > 10^10 Ω.

Zmanjšajte vsebnost kovine v spajkalni pasti na 90–92 %, optimizirajte zasnovo odprtine šablone in stopnjo napak spajkalnih kroglic zmanjšajte pod 0,1 %.

Uporabljajte čistila na vodni osnovi pri temperaturi 50–60 ℃ 3–5 minut, da zagotovite, da je koncentracija ostankov ionov

Natančnost zaznavanja nastavite na ±25 μm in prag kontrasta na 30–50 %, kar lahko zazna več kot 95 % napak pri sestavljanju.

Stroški materiala predstavljajo 40–50 %, stroški predelave 30–40 %, stroški inšpekcijskega pregleda in pakiranja pa 10–20 %.

Premer luknje, število slojev, postopek površinske obdelave, vrsta materiala. Vsako zmanjšanje minimalnega premera luknje za 10 μm poveča stroške za 15–20 %.

Optimizirajte zasnovo za zmanjšanje števila plasti, uporabo standardiziranih materialov in povečanje proizvodnih serij, kar lahko zmanjša stroške za 10–30 %.

Proizvodni cikel pri konvencionalnih postopkih je 7–10 dni, nujna naročila pa se lahko skrajšajo na 3–5 dni, vendar se stroški povečajo za 20–30 %.

Uvedite avtomatizirane proizvodne linije, optimizirajte procesne tokove in povečajte stopnjo izkoriščenosti opreme za lasersko vrtanje na več kot 80 %.

Mesečna proizvodna zmogljivost ene same proizvodne linije je približno 5.000–10.000 m², odvisno od konfiguracije opreme in zahtevnosti procesa.

Stroški majhnih serij (1000 m²), predvsem zaradi nastavitve stroja in porazdelitve fiksnih stroškov.

Izračunano celovito glede na površino (juani/㎡), število plasti, premer luknje itd. Stroški obdelave za tipično 8-plastno 0,1 mm mikrovezno ploščo znašajo približno 2000–3000 juanov/㎡.

Z optimizacijo načrtovanja DFM lahko sprostitev zahtev glede tolerance pod predpostavko doseganja zmogljivosti zmanjša stroške za več kot 15 %.

Naložba v celotno proizvodno linijo znaša približno 10–20 milijonov juanov, vključno z laserskimi vrtalnimi stroji, linijami za galvanizacijo, laminatorji itd.

Razvoj v smeri manjših premerov lukenj (20 plasti), manjših izgub in integriranega pakiranja.

Za izpolnitev zahtev glede zlaganja čipov je potrebno doseči premer navpičnih medsebojnih povezav

Uporablja se za optimizacijo procesnih parametrov in inteligentno odkrivanje napak, kar lahko poveča izkoristek za 5–10 % in učinkovitost odkrivanja za 30 %.

Laboratorijska proizvodnja lukenj s premerom 10 μm je bila dosežena, vendar se množična proizvodnja sooča z izzivi glede materialov, opreme in stroškov.

Dosežite brezhibno povezavo med čipi in tiskanimi vezji z visoko gostoto medsebojnih povezav, skrajšajte poti prenosa signalov in izboljšajte delovanje sistema.

Uporabljajte okolju prijazne materiale in postopke z vsebnostjo težkih kovin v izpustu odpadne vode

Zahteva nizko dielektrično konstanto (Dk

Rešiti je treba težave z razpokanjem sten luknje in luščenjem bakrene plasti med upogibanjem, pri polmeru upogiba ≥3 mm.

Dosežite celovito spremljanje procesov in avtomatizirano proizvodnjo z digitalnimi tovarnami, s čimer se bo učinkovitost proizvodnje povečala za več kot 50 %.

Zahtevajo izjemno nizke izgube in visoko stabilnost medsebojne povezave, s premeri lukenj in širinami linij, nadzorovanimi na submikronski ravni, da se zagotovi prenos kvantnega signala.

Za doseganje visoke gostote integracije čipov, kamer itd. uporabite 6-10-slojne HDI plošče s premerom luknje 0,075 mm, kar predstavlja 30-40 % stroškov matične plošče mobilnega telefona.

Zahteva plošče z nizkimi izgubami (Df

Potreba po hitri medsebojni povezavi več procesorjev, uporaba tehnologije povratnega vrtanja za odpravo škrbin in zakasnitev prenosa signala

Ustreza certifikatu AEC-Q100, temperaturni odpornosti od -40 ℃ do 125 ℃ in opravi 1000-urni test s solno meglico.