Mikro gözenekli PCB

Lazer veya plazma aşındırma teknolojisi kullanılarak üretilen ve delik çapı 0,15 mm'den küçük olan (endüstri genellikle 0,1 mm'yi standart olarak kullanır) yüksek yoğunluklu ara bağlantılar için kullanılan baskılı devre kartı (PCB).

Delik çapı, sıradan PCB'lere göre %50'den daha küçüktür, hat genişliği/aralığı 30μm/30μm'ye ulaşabilir, kablolama yoğunluğu 2-3 kat artırılmıştır ve yüksek frekanslı ve yüksek hızlı sinyal iletimi için uygundur.

İşlem yöntemine göre kör geçiş delikleri (tek taraflı iletim), gömülü geçiş delikleri (dahili iletim) ve tüm kart boyunca uzanan geçiş delikleri olarak ayrılırlar. Yaygın kör geçiş deliği çap aralığı 50-100 μm'dir.

Akıllı telefonlar (yüzde 60'tan fazlasını oluşturuyor), 5G baz istasyonları, sunucu anakartları ve yapay zeka çip paketleme gibi yüksek yoğunluklu entegrasyon senaryolarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

1990'larda lazerle delme teknolojisinin olgunlaşmasının ardından ortaya çıktı. Günümüzdeki ana akım işlem, 30 μm'lik delik çapına ulaşabiliyor ve en düşük delik çapı rekoru 15 μm'dir.

Endüstriyel seri üretim için minimum delik çapı 50 μm'ye kadar ulaşabilirken, laboratuvar limiti 15 μm'dir; ancak delik çapı azaldıkça maliyet katlanarak artar.

Genellikle en boy oranı 1:1'i geçmez ve özel işlemlerle 1:0.8'e kadar ulaşılabilir. Çok yüksek bir en boy oranı, elektrokaplama dolgusunun kalitesiz olmasına neden olabilir.

Elektrolizsiz bakır kaplama tabakasının bütünlüğünü sağlamak ve kısa devre riskini azaltmak için önerilen minimum aralık ≥80 μm'dir.

Sinyal iletim kalitesini sağlamak için, çekirdek levhaların ve önceden emprenye edilmiş malzemelerin dönüşümlü olarak istiflenmesi ve ara katman dielektrik kalınlığının 50-75 μm arasında kontrol edilmesi önerilir.

Delik parazitik kapasitansına (tipik değer

BGA fan-out için kör via tasarımı tercih edilir. Her bir ped 1-2 mikrovia'ya karşılık gelir ve fan-out hat genişliği 40 μm'den az olmamalıdır.

Güç/topraklama düzlemleri arasında, aralarındaki mesafe ≤5 mm olan mikrovialar aracılığıyla çok noktalı bağlantı sağlanarak düzlemler arasındaki empedansın azaltılması hedeflenir.

Isı iletim verimliliğini artırmak için, delik çapı ≥80 μm olan ısı dağıtım deliklerinin yoğunluğunu artırın (önerilen değer ≥10 delik/cm²).

Lehim maskesi mürekkebinin deliği tıkamasını önlemek için, lehim maskesi açıklığı her iki tarafta da delik çapından 20-30 μm daha büyük olmalıdır.

Kablolama katmanlarının sayısını artırmak için bir biriktirme işlemi benimseyin ve geçiş delikleri yerine kör ve gömülü geçiş delikleri kullanın; bu, kablolama yoğunluğunu %30'dan fazla artırabilir.

Lazerle delme (CO₂, UV lazer), plazma aşındırma ve mekanik delme (sadece daha büyük delik çapları için uygundur) dahil olmak üzere, lazerle delme yöntemi %80'den fazlasını oluşturmaktadır.

CO₂ lazeri, düşük maliyetiyle 0,075-0,15 mm delik çapları için uygundur; UV lazeri ise

CO₂ lazerinin delme hızı dakikada yaklaşık 5.000-10.000 delik, UV lazerinin ise dakikada yaklaşık 2.000-5.000 deliktir.

Lazerle delme işleminin konumlandırma hassasiyeti ±25 μm, mekanik delme işleminin hassasiyeti ±50 μm iken, UV lazer ±15 μm gibi yüksek bir hassasiyete ulaşabilir.

Azot destekli lazer delme yöntemiyle çapak yüksekliği 5 μm hassasiyetle kontrol edilebilir veya plazma ile çapak giderme yöntemi kullanılabilir.

Delik boyunca elektrokaplama işlemi gereklidir; bakır kaplama kalınlığı 25-35 μm arasında kontrol edilmeli ve delikteki bakır kalınlığının homojenliği ≥%85 olmalıdır.

İletken bir taban oluşturmak için yalıtım deliği duvarına 0,3-0,5 μm kalınlığında bir bakır tabakası biriktirin. Aktivasyon çözeltisindeki paladyum iyonlarının konsantrasyonu 2-5 ppm arasında kontrol edilmelidir.

Dielektrik tabakanın homojen bir şekilde kürlenmesini sağlamak için laminasyon sıcaklığı 180-210℃, basınç 300-500psi ve ısıtma hızı 1-2℃/dakika olarak ayarlanmıştır.

Vakum derecesi -95 kPa'nın altında olmalıdır. Laminasyondan önce prepreg'i B aşamasına kadar ön kürleme işlemi yapılırsa, kabarcık kusur oranı %0,5'in altına düşürülebilir.

Yaygın olanlar arasında daldırma altın (kalınlık 0,05-0,1 μm), OSP (film kalınlığı 0,2-0,5 μm) ve daldırma gümüş (0,1-0,3 μm) bulunur. Daldırma altın en yüksek güvenilirliğe sahiptir.

Mürekkep viskozitesinin 80-120 Pa·s aralığında kontrol edilmesi ve deliklerde mürekkep kalıntısının oluşmasını önlemek için vakumlu tıkanma işleminin kullanılması, delik tıkanma oranının ise ≤%1 olması gerekmektedir.

Lazer kesim, şekil hassasiyeti gereksinimi

Delik duvarlarının pürüzlülüğü (pürüzlülük Ra >1,5 μm), deliklerdeki boşluklar (boşluk oranı >%5), delik sapması (>±30 μm) vb.

Plazma temizleme yöntemi, delme artıklarını gidermek için kullanılır, böylece delik duvarının yüzey pürüzlülüğü Ra ≤1,0 μm olur.

Olgunlaşmış süreçlerde genel verim yaklaşık %85-92'dir. Delik çapı ne kadar küçükse, verim o kadar düşük olur. 50 μm'lik mikro deliklerin verimi yaklaşık %80'dir.

FR-4 (dielektrik sabiti 4,2-4,5), yüksek hızlı devre kartları (örneğin Rogers 4350B, Dk=3,66), BT reçinesi vb. dahil.

Yüksek hızlı devre kartları daha düşük kayıp tanjantına (Df

Katmanlar arası yapıştırma için kullanılır; yapıştırıcı içeriği %40-50, akışkanlık ise %20-30 arasında kontrol edilerek laminasyondan sonra dielektriğin homojenliği sağlanır.

İç katman için 18 μm veya 35 μm bakır folyo önerilir. Dış katman için sinyal kaybını azaltmak amacıyla 18 μm kullanılabilir. HDI kartlarında genellikle 9 μm ultra ince bakır folyo kullanılır.

Sıcaklık dayanımı (260℃/10s'de soyulma olmaması), yalıtım dayanımı (>10^12Ω) ve yapışma (çapraz kesme testi seviye 0) özelliklerini karşılaması gerekir.

Sinyal iletim kaybını azaltmak için pürüzlülüğü Ra

Düşük dielektrik sabiti (Dk

Halojen içeriği (klor + brom)

FR-4 taban malzemesi en düşük maliyete sahiptir. Yüksek hızlı devre kartları FR-4'ün 3-5 katı fiyatındadır ve BT reçinesi ise bu ikisinin arasında yer alır.

Ana malzemenin 25℃'nin altında ve %60'ın altında nemde saklanması gerekir. Prepreg ise -18℃'de dondurulmalı ve 6-12 ay geçerlilik süresine sahip olmalıdır.

Görsel inceleme, delik çapı ölçümü, delik bakır kalınlığı testi, empedans testi ve kesit analizi dahil.

İki boyutlu görüntü ölçüm cihazı (±1 μm doğruluk) veya taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanın. Parti tespiti için otomatik optik inceleme (AOI) kullanılabilir.

IPC standartları, metalografik kesit yöntemiyle tespit edilen delikteki bakır kalınlığının ≥20 μm ve ortalama bakır kalınlığının minimum bakır kalınlığına oranının ≤1,5 ​​olmasını gerektirir.

1-10 GHz test frekans aralığına sahip bir ağ analizörü kullanın ve empedans sapmasının ±%10 içinde kontrol edilmesi gerekir.

±5 μm dilimleme hassasiyetiyle delik duvar kalitesini, bakır katman kalınlığını ve katmanlar arası bağlama durumunu görsel olarak gözlemleyebilir.

Bunlara termal stres testi (260℃/10 kez), dayanım gerilimi testi (500V DC/1 dakika) ve sıcaklık-nem döngüsü testi (-40℃~85℃) dahildir.

Termal şok testinden (288℃/10 kez) sonra delik duvarında çatlak oluşup oluşmadığını gözlemleyin; çatlak uzunluğu

Mikro yapıyı gözlemlemek için SEM, elementel bileşimi tespit etmek için enerji dağılımlı spektroskopi (EDS) ve iç kusurları tespit etmek için X-ışını kullanın.

Deliklerdeki boşlukları azaltmak, lehim maskesi tabakasının yapışmasını güçlendirmek ve çevresel faktörlerden kaynaklanan elektrokimyasal göçü önlemek için elektrokaplama işlemini optimize edin.

Normal kullanım koşullarında 5-10 yıla kadar dayanabilir, ancak zorlu çevre koşullarında (yüksek sıcaklık, yüksek nem) bu süre 2-3 yıla kadar kısalır.

SMT yapıştırma, BGA kaynağı ve bileşen yerleştirme işlemlerini içerir; SMT yapıştırma işleminde ±50 μm doğruluk gereksinimi vardır.

Bileşenlerin mikrovialarda çökmesini önlemek için yapıştırma basıncının 0,5-1,0 kg/cm² arasında kontrol edilmesi ve reflow fırın eğrisinin tepe sıcaklığının 230-245℃ olması gerekmektedir.

Lehim toplarının eş düzlemliliğinin (

Lehim macunu baskı kalınlığını optimize edin (100-120 μm), azot korumalı reflow lehimleme kullanın ve oksijen içeriğinin

Delik duvarındaki bakır tabakasının soyulmasını önlemek için yeniden işleme sıcaklığı 260℃'nin altında, işlem süresi ise 90 saniyeden kısa tutulmalıdır.

Delik çapı ≥0,3 mm olan, çift dalga lehimleme veya seçici dalga lehimleme gerektiren ve lehim dalga yüksekliği 25-35 mm olan mikrovia'lar için uygundur.

Erime noktası 217℃, akı aktivite seviyesi RMA ve artık yalıtım direnci >10^10Ω olan kurşunsuz lehim macununa (SnAgCu alaşımı) öncelik verin.

Lehim macununun metal içeriğini %90-92'ye düşürün, şablon açıklığı tasarımını optimize edin ve lehim boncuğu kusur oranını %0,1'in altına indirin.

Kalıntı iyon konsantrasyonunun

Algılama doğruluğunu ±25 μm ve kontrast eşiğini %30-50 olarak ayarlayın; bu sayede montaj hatalarının %95'inden fazlası tespit edilebilir.

Malzeme maliyetleri %40-50, işleme maliyetleri %30-40, denetim ve paketleme maliyetleri ise %10-20 oranındadır.

Delik çapı, katman sayısı, yüzey işleme süreci, malzeme türü. Minimum delik çapındaki her 10 μm'lik azalma, maliyetleri %15-20 oranında artırır.

Tasarımı optimize ederek katman sayısını azaltın, standartlaştırılmış malzemeler kullanın ve üretim partilerini artırın; bu da maliyetleri %10-30 oranında düşürebilir.

Geleneksel süreçler için üretim döngüsü 7-10 gündür, acil siparişler ise 3-5 güne kadar kısaltılabilir ancak maliyet %20-30 oranında artar.

Otomatik üretim hatlarını benimseyin, süreç akışlarını optimize edin ve lazer delme ekipmanının kullanım oranını %80'in üzerine çıkarın.

Tek bir üretim hattının aylık üretim kapasitesi, ekipman konfigürasyonuna ve proses karmaşıklığına bağlı olarak yaklaşık 5.000-10.000 m² civarındadır.

Küçük partilerin (1000㎡) göre %40-60 daha yüksektir; bu durumun temel nedeni makine kurulumu ve sabit maliyet dağılımıdır.

Alan (yuan/m²), katman sayısı, delik çapı vb. faktörler dikkate alınarak kapsamlı bir şekilde hesaplanır. Tipik bir 8 katmanlı 0,1 mm mikrovia kartının işleme ücreti yaklaşık 2000-3000 yuan/m²'dir.

DFM tasarım optimizasyonu sayesinde, performans gereksinimlerini karşılamak koşuluyla tolerans şartlarının gevşetilmesi maliyetleri %15'ten fazla azaltabilir.

Lazer delme makineleri, elektrokaplama hatları, laminasyon makineleri vb. dahil olmak üzere komple bir üretim hattı ekipmanına yapılan yatırım yaklaşık 10-20 milyon yuan civarındadır.

Daha küçük delik çaplarına (20 katman), daha düşük kayıplara ve entegre paketlemeye doğru geliştirme çalışmaları.

Çip istifleme gereksinimlerini karşılamak için dikey ara bağlantı deliği çaplarının

Proses parametre optimizasyonu ve akıllı hata tespiti için kullanılır; bu sayede verimlilik %5-10, tespit verimliliği ise %30 artırılabilir.

10 μm çapında deliklerin laboratuvar ortamında üretimi gerçekleştirildi, ancak seri üretim malzeme, ekipman ve maliyet zorluklarıyla karşı karşıya.

Yüksek yoğunluklu ara bağlantı yoluyla çipler ve PCB'ler arasında kusursuz bağlantı sağlayın, sinyal iletim yollarını kısaltın ve sistem performansını iyileştirin.

Çevre dostu malzemeler ve süreçler kullanılarak, atıksu deşarjındaki ağır metal içeriği

Sinyal iletim yapılarının optimize edilmesi için düşük dielektrik sabiti (Dk＜3.0), ultra düşük kayıp (Df＜0.001) malzemeler ve delik çapları gereklidir.

Bükme yarıçapı ≥3 mm olduğunda, bükme işlemi sırasında delik duvarında çatlama ve bakır tabakasında soyulma sorunlarının çözülmesi gerekmektedir.

Dijital fabrikalar aracılığıyla tüm süreç boyunca izleme ve otomatik üretim sağlanarak üretim verimliliği %50'den fazla artırılabilir.

Kuantum sinyal iletimini sağlamak için, delik çapları ve hat genişliklerinin mikron altı seviyede kontrol edildiği, son derece düşük kayıplı ve yüksek kararlılığa sahip ara bağlantı gereklidir.

Çip, kamera vb. bileşenlerin yüksek yoğunluklu entegrasyonunu sağlamak için 0,075 mm delik çapına sahip 6-10 katmanlı HDI kartlar kullanılır; bu da cep telefonu anakart maliyetinin %30-40'ını oluşturur.

Düşük kayıplı devre kartları (Df＜0.003), 28GHz'in üzerindeki frekans bantlarını destekleyen ve ısı dağıtım yoğunluğu ≥15 vias/cm² olan kartlar gereklidir.

Birden fazla işlemcinin yüksek hızlı bağlantısını sağlamak, sinyal iletim gecikmesini

AEC-Q100 sertifikasına sahip, -40℃~125℃ sıcaklık aralığında dayanıklı ve 1000 saatlik tuz püskürtme testini geçmiştir.