Технология PCB - Проблемы и прогресс, с которыми сталкивается технология HDI в массовом производстве печатных плат

С развитием таких продуктов, как смартфоны, планшетные компьютеры и носимые устройства в направлении миниатюризации и многофункциональности, технология соединения печатных плат высокой плотности постоянно совершенствовалась, ширина и шаг проводов печатных плат, диаметр и центр отверстия диска с микроотверстиями. Расстояние и толщина проводника и изоляционного слоя постоянно уменьшаются, так что количество слоев печатной платы может быть увеличено для размещения большего количества компонентов без увеличения размера, веса и объема печатной платы. Кроме того, с увеличением пропускной способности беспроводной передачи данных и скорости обработки, электрические печатные платы приобретают все большие значения.

Подобно тому, как индустрия интегральных схем столкнулась с препятствиями для расширения производительности и соответствия закону Мура, в случаях возникновения случаев возникновения межсоединений и характерных признаков печатных плат также возникают проблемы, возникающие с технологическими свойствами и характерными особенностями материалов. Даже если на печатной плате используется конструкция с высокой плотностью межсоединений любого уровня (ALV HDI), все еще существуют ограничения в расширении и улучшении производительности, а также увеличивается стоимость производства и возникает проблема рентабельности. Индустрия печатных плат сталкивается с проблемой увеличения количества слоев и уменьшения толщины. Толщина изолирующего слоя упала ниже критического значения 50 мкм, а размерная стабильность и электрические характеристики печатной платы (особенно импеданс сигнала и сопротивление изоляции) снизились.

At the same time, the density of signal traces continues to increase, and the width of the trace is less than 40 μm. создать такую траекторию с помощью традиционного вычитания очень трудно. Although the additive method technology can realize the production of more refined circuits, У нее есть проблемы с высокими издержками и небольшими масштабами производства.. The use of complex and automated suitable equipment increases, such as laser direct imaging (LDI) equipment and laser direct drilling (LDD) 100 μm laser hole technology can improve the above problems, but the cost will increase, and the material performance is also somewhat limited. These also mean that we need to focus on the basics to make our system more powerful and cost-effective. This article introduces the recent challenges and progress of ALV HDI technology in mass production to meet its demand for volume, надёжность, and competitive price in the field of electronic packaging.

1. Overview of ALV HDI Technology With the popularity of social media, more and more communication is realized through smartphones or tablets. Social media is now an important part of any successful corporate marketing plan. It provides us with a platform to communicate with existing and potential customers, and it can also provide us with feedback and new ideas frequently. This means that the amount of data for information transmission has greatly increased in recent years, and will continue to increase. дополнительные функции и уменьшение размеров компонентов будут основными движущими силами развития PCB. The development speed of semiconductor technology is almost exponential, удваиваться каждые два года, and this development speed will continue in recent years. при сравнении классической жесткой конструкции PCB, используемой в мобильном телефоне первого поколения, с последними PCB, используемыми в настоящее время, мы видим огромные различия. It can be said that miniaturization is the main trend in recent years. Although the size of the mobile phone has not changed much, it is obvious that the components and PCB are shrinking continuously to adapt to stronger functions. In a typical smart phone or tablet computer, большая часть пространства занята дисплеем и батареями, оставшееся электронное оборудование уменьшено и интегрировано в область. As the component spacing decreases and the number of I/увеличение операционной системы, perhaps one of the most significant changes is the thinning of the board and the increase in the number of layers. десять лет назад, типичная жесткая толщина PCB более 1 мм. сейчас, типичная толщина интеллектуального мобильного PCB около 0.5: 0.7 mm. Однако, there is a clear trend showing that the number of layers is increasing while the thickness of the board is decreasing. по маршруту отрасли, it can be expected that PCBs less than 0.мобильный телефон толщиной 4 мм появится в ближайшие годы. Depending on the complexity of the product, количество слоев, содержащих микропористость, увеличится до 10 или даже 12 слоев. Obviously this will lead to the use of thin dielectric and conductor layers. несколько лет назад, 0.6 mm ~ 0.В то время КПК использует 8 - миллиметровую шаговую технику. Today's smart phones, количество компонентов I/O and product miniaturization, Включить PCB.4 mm pitch technology. действительно, this trend is moving towards 0.три мм. In fact, 0 разработка.технология перемещения терминала с интервалом 3 мм была внедрена несколько лет назад. At the same time, размер микроотверстий и диаметр соединительной пластины соответственно уменьшаются до 75 и 200 мм, по отдельности. The industry™s goal is to reduce the micro-holes and disks to 50 mm and 150 mm, по отдельности, in the next few years. Рисунок 2.3mm pitch design specification drives the reduction of the line width, ALV HDI PCB размер панели установки. With the use of any layer technology, возможность миниатюризации. Since the interconnection can be formed between any layer, Это дает дизайнерам больше свободы. The improvement in the capacity of the thin wire manufacturing process is obvious. для удовлетворения этих новых проектных потребностей необходимы новые решения по производству и переработке.

2. Challenges faced by ALV HDI PCB manufacturing The key production steps of ALV HDI PCB miniaturization are multilayer lamination, лазерная перфорация, imaging, технология травления и гальванизации, and how to optimize the process to meet high-volume, крепкий, reliable and low-cost production processes. себестоимость производства. 1. развитие лазерной технологии микропористого лазера в середине 90 - х годов, уменьшение шага между штифтами. The technical difficulty lies in connecting high-I/О - многослойный модуль PTH PCB. In order to meet this challenge, отрасль PCB не только сократила проход механического бурения до менее 150 мм, but also developed micro-hole technologies, например, фотографический диэлектрический слой, plasma etching holes, лазерный метод бурения. Однако, the technology of forming holes by photoimaging requires special photosensitive materials, плазма не влияет на FR - 4. Because of its flexibility, лазерная перфорация стала основным методом производства. Initially, Доступные лазеры - TEA CO2 и UV ND: YAG. There were several shortcomings that limited their practicality and accuracy.

длина волны лазера TEA CO2 составляет 10 600 нм, Он не может сверлить медь, its speed is slow, и пульс легко упустить. поэтому, иметь определенные трудности в применении. When using this kind of laser drilling machine, it is necessary to make a window (Conformal Mask) То есть as large as or slightly larger than the final laser aperture on the copper surface. In addition, После длинноволновой лазерной абляции, a carbonized layer will be formed in the PCB, необходимо удалить слой карбида через более сильные параметры удаления шлака. первый лазер, запущенный в 1997 году, является ND: YAG с длиной волны 355 нм.. The laser can be focused well through a small spot diameter, метод калибровки. These UV laser drills are effective when drilling copper and resin. Однако, there is a problem when drilling FR-4. Потому что FR - 4 содержит стекловолокно, which absorb UV light very weakly and are not easily interrupted. Therefore, PCB products using UV laser drilling need to use resin-coated copper foil (RCC) instead of FR-4 as a build-up material. ультрафиолетовая лазерная буровая машина очень низкая эффективность, стабильность электроснабжения также проблематична. After the stability has improved and the rated power has increased sharply, абляция стекловолокна остается проблемой, and the production capacity of UV laser drilling rigs is much lower than that of carbon dioxide laser drilling rigs, Поэтому ультрафиолетовые буровые установки в настоящее время применяются только в некоторых особых случаях. Later, Некоторые компании начали сочетать лазеры на углекислом газе с ультрафиолетовыми лазерами, but this solution is only suitable for PCB prototypes and small batch production. плата для массового использования, this combined method is not economical and affordable.

1998 год был годом значительного роста спроса на услуги по обучению грамоте.. Therefore, mainstream PCB manufacturers have standardized the etching + carbon dioxide laser process, Новая лазерная установка для производства двуокиси углерода уже начала выпускать на рынок, which have no pulse loss and are faster. значительное увеличение производственных мощностей новых установок по производству углекислого газа в конечном счете позволит им эффективно с точки зрения затрат производить крупномасштабное производство. The drilling process is also very stable. К середине XXI века, industry-leading PCB manufacturers began to develop direct drilling through copper foil. толщина меди до 5 мм ~ 12 мм, and roughen and darken the copper surface before drilling. техническое преимущество этого лазера в том, что он непосредственно образует дыру, заключается в том, что он уменьшает шаг травления медного окна, and the cost is significantly reduced. Это основной метод производства слепой дыры для любых межсоединений. Однако, недостатком этого подхода является то, что окно обработки является относительно узким и не может быть возобновлено. From a quality point of view, Это огромная проблема для стабильного серийного производства менее 100 - ти миллиметровой слепой дыры.. Because defects such as overhang copper in the orifice, выпуклое стекловолокно, and resin residue will cause quality problems in the subsequent desmear and electroplating process, Необходимо оптимизировать эти микропористые отверстия с отверстиями, не превышающими 100 кв.м, для удаления меди из отверстий и их удаления. торможение стекловолокна, остаточные смолы и другие дефекты. CO2 laser drilling will still dominate for some time to come. However, new picosecond and femtosecond laser drilling rigs will enter the market. Эти буровые установки имеют преимущество в скорости обработки, drilling quality and production efficiency. когда промышленность сталкивается с проблемой малокалиберных лазерных слепых отверстий, these laser drilling rigs may become a development direction. и, the thermal damage of these laser drills to materials is less than that of long-pulse laser drills (such as CO2 laser drills). Эти новые лазерные бурения можно сверлить в медной фольге, которая не обработана. 2. выбор технологии гальванизации и формирования изображений PCB/spacing, the thickness of the insulating layer, и конечная толщина меди. In the 0.Проект BGA с интервалом 3 мм, the diameter of the pad is 150 μm, слепое отверстие для 75, and two 30 mm/прокладка тонкой линии между двумя прокладками 30 мм, шаг 0.3 mm. Создание такой тонкой схемы с использованием имеющихся методов вычитания - задача. In the subtractive method, способность травления является одним из ключевых факторов, and both the pattern transfer process and the plating uniformity need to be optimized. Вот почему PCB промышленность использует MSAP для производства тонкой линии. Compared with the subtractive method, MSAP технология изготовления тонких линий по ширине верхней и нижней почти одинаковы, that is, it is easier to control the line into a square shape. Еще одним преимуществом MSAP является использование стандартной технологии PCB, such as drilling and electroplating, и другие имеющиеся технологии, использование традиционных материалов может обеспечить хорошую адгезию между медью и диэлектриком и надежность конечного продукта. Compared with the subtractive method, максимальное преимущество процесса mSAP заключается в том, что линейная удобство управления, and the top width and bottom width of the entire production board are almost the same. Толщина линии уменьшилась., the line type can be controlled, мало слышно, the signal-to-noise ratio is high, повышает целостность сигнала. In fact, эти тонкие и тонкие диэлектрики должны иметь уровень характеристического сопротивления.

At present, схемы продуктов PCB становятся все более тонкими, толщина диэлектрического слоя постоянно уменьшается. Therefore, Необходимо выбрать подходящую технологию производства PCB. This process must be able to meet the requirements of electroplating and filling holes, В то же время. Finer lines, корт, and ring holes require stricter control over the pattern transfer process. узор, восстановительный метод, rework or repair cannot be used. если вы хотите получить более высокий процент прохода, you must pay attention to the quality of the graphics production tools, Параметры препрега слоистой пропитки и передачи изображений. For this technology, the use of laser direct imaging (LDI) instead of contact exposure seems increasingly attractive. However, местный проектно - конструкторский институт, Таким образом, более 90% продуктов PCB используют контактное экспонирование для графической передачи. Only when LDI can greatly improve the yield rate, использовать местный проектный институт (LDI) для повышения эффективности затрат. Now, the PCB yield improvement of complex arbitrary layer interconnection is very important, поэтому, we tend to use LDI. Нет локального конструкторского института, производство ПХД для высокоэффективных смартфонов невозможно. преимущества LDI заключаются в том, что она позволяет использовать различные расширения и сокращения для каждой панели PCB, which will reduce the scrap due to inaccurate alignment. для того чтобы в полной мере использовать преимущества местного проектного института (LDI), сухие или влажные мембраны должны соответствовать технологии передачи изображений, чтобы получить оптимальную производительность. Recently, технологическая и производственная мощность сушильного оборудования/wet film have been greatly improved. Это может помочь вам приобрести местный проектный институт (LDI) для выполнения графических передач. Because when you are faced with some other choices, вы всегда хотите использовать проверенную технологию. In addition, ещё одна машина DI может быть использована для производства PCB. About 25% of the newly sold DI machines are used for the production of solder mask patterns. использование DI в технологии сварочного фотошаблона может значительно повысить выход годных изделий, but the disadvantage is that its production capacity is too low.

3. ALV HDI technology summary This article mainly introduces the key manufacturing process of any layer interconnection PCB board in the production process and its impact on cost. при выборе процесса, it should be considered that this technology must meet the current and future needs of electronic packaging products. перед HDI PCB стоит задача: увеличить функциональность PCB и уменьшить размер, а также новейшая сверхтонкая структура. In order to prepare materials and production methods in a timely manner, необходимость эффективного управления снабженческой цепочкой, shorten the prototype production cycle, Быстрее выводить свою продукцию на рынок. Subtractive methods (copper foil or electroplating) to make fine lines will face the limitations of copper thickness and copper thickness deviation, они чувствительны к расстоянию проводов, thickness deviation and base copper roughness. The additive method has a higher resolution, and the line type is good when making fine lines, but for engineers, более сложный контроль может потребовать значительных инвестиций. тонкие линии процесса mSAP имеют более прямые боковые стенки, Поэтому потери на передачу и последовательные помехи относительно низкие, повышение целостности сигнала PCB. There is no simple answer to the choice of the PCB production process, because the choice of the PCB production process mainly depends on the characteristics of the product design. If the engineer is involved in the product design process early, it will help to find the most economical solution.