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PCB科技

PCB科技 - HDI科技在電路板大規模生產中面臨的挑戰和進展

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PCB科技 - HDI科技在電路板大規模生產中面臨的挑戰和進展

HDI科技在電路板大規模生產中面臨的挑戰和進展

2021-08-30
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Author:Belle

隨著智能手機等產品的發展, 朝著微型化和多功能方向發展的平板電腦和可穿戴設備, 的科技 高密度互連印刷電路板 不斷改進, PCB導線的寬度和間距, 微孔盤的直徑和孔中心距離, 以及導體層和絕緣層的厚度不斷减小, 囙此,PCB的層數可以新增,以容納更多的組件,而無需新增尺寸, 重量, 和PCB的體積. 此外, 隨著無線資料傳輸頻寬和處理速度的提高, PCB的電力效能變得極其重要.


正如集成電路行業在效能擴展和遵守摩爾定律方面遇到了障礙一樣, 為了不斷提高互連密度和電力效能,PCB行業還面臨著工藝能力和資料效能方面的挑戰. Even if the PCB adopts any-layer interconnection high-density (ALV HDI) design, 在效能擴展和改進方面仍有局限性, 製造成本也新增了, 還有一個成本效益問題. PCB行業面臨著新增層數和减小厚度的挑戰. 絕緣層厚度已降至50mm的臨界值以下, and the dimensional stability and electrical performance of the PCB (especially signal impedance and insulation resistance) have declined.


同時, 訊號記錄道的密度繼續新增, 跡線寬度小於40mm. 用傳統的減法製作這樣的軌跡是非常困難的. 雖然加法科技可以實現更精細電路的生產, 存在成本高、生產規模小的問題. 使用複雜且自動化的合適設備的情况新增, such as laser direct 成像 (LDI) equipment and laser direct drilling (LDD) 100 mm laser hole technology can improve the above problems, 但是成本會新增, 資料效能也有一定的局限性. 這也意味著我們需要關注基礎,使我們的系統更加强大和經濟高效. 本文介紹了ALV HDI科技在大規模生產中的最新挑戰和進展,以滿足其批量需求, 可靠性, 以及電子封裝領域具有競爭力的價格.


1. 隨著社交媒體的普及,ALV HDI科技概述, 越來越多的通信通過智能手機或平板電腦實現. 社交媒體現在是任何成功的企業行銷計畫的重要組成部分. 它為我們提供了一個與現有和潛在客戶溝通的平臺, 它還可以經常為我們提供迴響和新想法. 這意味著近年來用於資訊傳輸的數據量大幅增加, 並將繼續新增. 後續功能的新增和組件尺寸的减小將是PCB發展的主要驅動力. 電晶體科技的發展速度幾乎是指數級的, 每兩年翻一番, 近年來,這種發展速度還會繼續. 當我們將第一代手機中使用的經典剛性PCB結構與當前智能手機中使用的最新PCB進行比較時, 我們可以看到巨大的差异. 可以說,小型化是近年來的主要趨勢. 雖然手機的大小沒有太大變化, 很明顯,為了適應更强的功能,組件和PCB不斷縮小. 在典型的智能手機或平板電腦中, 大部分空間被顯示幕和電池佔用, 剩下的電子設備已經縮小尺寸並集成到一個社區域中. 隨著構件間距的减小和/作業系統新增, 也許最重要的變化之一是電路板變薄和層數新增. 十年前, 典型剛性PCB的厚度超過1 mm. 現在, 典型智能手機PCB的厚度約為0.5到0.7毫米. 然而, 有一個明顯的趨勢表明,層數在新增,而板的厚度在减少. 根據行業路線圖, 可以預計,PCB小於0.4毫米厚的手機將在未來幾年出現. 取決於產品的複雜性, 含有微孔的層數將新增到10層甚至12層. 顯然,這將導致使用薄電介質層和導體層. 幾年前, 0.6毫米至0毫米.當時手持設備採用8毫米螺距科技. 當今的智能手機, 由於組件I的數量/O和產品小型化, 使PCB廣泛使用0.4毫米螺距科技. 如期而至, 這一趨勢正在朝著0的方向發展.3.毫米. 事實上, 0的開發.移動終端的3毫米間距科技早在幾年前就開始了. 同時, 微孔尺寸和連接板直徑分別减小到75 mm和200 mm, 分別地. 該行業的目標是將微孔和圓盤减少到50 mm和150 mm, 分別地, 未來幾年. 圖2 0的小型化.3mm螺距設計規格可减少線寬, ALV中的螺距和表面安裝板尺寸 HDI PCB. 使用任何圖層科技, 小型化成為可能. 因為互連可以在任何層之間形成, 這給了設計師更多的自由. 細線制造技術的能力明顯提高. 需要新的製造和加工解決方案來滿足這些新設計的要求.


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2. ALV面臨的挑戰 HDI PCB 製造ALV的關鍵生產步驟 HDI PCB 微型化是多層疊片, 雷射打孔, imaging, 蝕刻和電鍍工藝, 以及如何優化流程以滿足高容量需求, 强健的, 可靠、低成本的生產流程. 生產成本. 1. 20世紀90年代中期微孔雷射技術的發展, 組件銷間距减小. 科技難點在於連接high-I/O多層PTH PCB組件. 為了迎接這一挑戰, PCB行業不僅將機械鑽的通孔减少到150 mm以下, 還開發了微孔科技, 例如光成像電介質層, 等離子刻蝕孔, 和雷射鑽孔方法. 然而, 光成像成孔科技需要特殊的光敏資料, 血漿對FR-4無影響. 因為它的靈活性, 雷射打孔現已成為主要的生產方法. 開始, 可用雷射器為TEA CO2和UV Nd:YAG. 有幾個缺點限制了它們的實用性和準確性.


TEA CO2雷射器的波長為10600納米, 它不能鑽銅, 它的速度很慢, 脈搏很容易錯過. 因此, 應用中存在一定的困難. 使用這種雷射鑽孔機時, it is necessary to make a window (Conformal Mask) 那就是 as large as or slightly larger than the final laser aperture on the copper surface. 此外, 在長波長雷射燒蝕之後, 將在PCB中形成碳化層, 必須通過較强的除渣參數去除碳化層. 1997年發射的第一臺紫外雷射鑽的雷射器是波長為355 nm的Nd:YAG雷射器. 雷射可以通過一個小光斑直徑很好地聚焦, 使用孔和環形方法. 這些紫外線雷射鑽在鑽銅和樹脂時非常有效. 然而, 鑽FR-4時出現問題. 這是因為FR-4含有玻璃纖維, 吸收紫外線非常弱,不易被干擾. 因此, PCB products using UV laser drilling need to use resin-coated copper foil (RCC) instead of FR-4 as a build-up 材料. 紫外線雷射鑽孔機的效率很低, 電力穩定性也存在問題. 穩定性提高,額定功率大幅增加後, 玻璃纖維燒蝕仍然是一個問題, 紫外線雷射鑽機的生產能力遠低於二氧化碳雷射鑽機, 囙此,紫外線鑽機現時僅適用於某些特殊場合. 後來, 一些公司開始將二氧化碳雷射器與紫外線雷射器結合起來, 但該解決方案僅適用於PCB原型和小批量生產. 對於批次板, 這種組合方法既不經濟,也負擔不起.


1998年是盲板需求大幅增長的一年. 因此, mainstream PCB manufacturers have standardized the etching + carbon dioxide laser process, 新型CO2雷射鑽機已開始投放市場, 沒有脈衝損耗,速度更快. 新CO2鑽機生產能力的大幅增加最終將使其在大規模生產中具有成本效益. 鑽井過程也非常穩定. 到2000年代中期, 業界領先的PCB製造商開始開發直接鑽穿銅箔. 將銅薄至5 mm~12 mm厚, 並在鑽孔前使銅表面變粗糙和變暗. 這種雷射直接形成孔的科技優勢是减少了蝕刻銅視窗的步驟, 成本大大降低. 這是現時為任何層互連生產盲孔的主要方法. 然而, 這種方法的缺點是處理視窗相對狹窄,無法返工. 從質量的角度來看, 對於穩定大規模生產小於100mm的盲孔來說,這是一個巨大的挑戰. 因為孔口中的銅懸垂等缺陷, 突出的玻璃纖維, 樹脂殘留會在後續的除漆和電鍍過程中造成品質問題, 必須對這些小於100mm的微型盲孔進行優化,以去除孔口中的懸銅並消除它們. 玻璃纖維突出、樹脂殘留等缺陷. CO2雷射鑽孔在未來一段時間內仍將佔據主導地位. 然而, 新型皮秒和飛秒鐳射鑽機將進入市場. 這些鑽機在加工速度上有優勢, 鑽井質量和生產效率. 當行業面臨小孔徑雷射盲孔的挑戰時, 這些雷射鑽機可能成為一個發展方向. 此外, the thermal damage of these laser drills to 材料 is less than that of long-pulse laser drills (such as CO2 laser drills). 這些新的雷射鑽可以在銅箔上鑽孔,而銅箔沒有經過任何加工. 2. 電鍍和成像工藝PCB電鍍工藝的選擇取決於線寬/間距, 絕緣層厚度, 和最終銅厚度. 在0中.3毫米間距BGA設計, 襯墊直徑為150mm, 盲孔為75mm, 和兩個30毫米/在兩個墊片之間鋪設30 mm的細線,間距為0.3毫米. 用現有的減法方法製作這種精細電路具有挑戰性. 在減法中, 蝕刻能力是關鍵因素之一, 圖形轉移過程和電鍍均勻性都需要優化. 這就是PCB行業使用mSAP工藝製作細線條的原因. 與減法相比, mSAP工藝製作的細線頂部寬度和底部寬度幾乎相同, that is, 將線條控制為方形更容易. mSAP的另一個優點是它使用標準PCB工藝, 如鑽孔和電鍍, 和其他現有科技, 並且使用傳統資料可以在銅和介電層之間提供良好的附著力,確保最終產品的可靠性. 與減法相比, mSAP過程的最大優點是線型易於控制, 整個生產板的頂部寬度和底部寬度幾乎相同. 線路厚度减小, 可以控制線型, 串擾很低, 信噪比高, 提高了信號完整性. 事實上, 這種細線和較薄的電介質層必須具有特性阻抗水准.


現時, PCB產品的電路越來越薄, 所述介電層的厚度不斷减小. 因此, 有必要選擇合適的PCB制造技術. 該工藝必須能滿足電鍍和補孔的要求, 同時能够產生細紋. 更細的線條, 較小的音高, 環形孔需要對圖案轉移過程進行更嚴格的控制. 對於細線條, 修理等方法, 不能使用返工或修理. 如果你想獲得更高的通過率, 您必須注意圖形製作工具的質量, 層壓預浸料參數和圖形傳輸參數. 對於此科技, the use of laser direct imaging (LDI) instead of contact exposure seems increasingly attractive. 然而, 本地設計院(LDI)生產效率低,成本高, 囙此,超過90%的PCB產品使用接觸曝光進行圖形傳輸. 只有當LDI可以大大提高成品率時, 使用本地設計院(LDI)更具成本效益. 現在, 提高複雜任意階互連的PCB成品率非常重要, 因此, 我們傾向於使用本地設計院(LDI). 無本地設計院(LDI), 為高端智能手機生產PCB是不可能的. 本地設計院(LDI)的優勢在於,它允許 PCB板 使用不同的膨脹和收縮, 這將减少因校準不準確而產生的廢品. 為了充分發揮本地設計院(LDI)的優勢, 幹膜或濕膜需要與圖形傳輸科技相匹配,以獲得最佳生產能力. 不久前, 幹法工藝能力和生產能力/濕膜有了很大的改善. 這可能有助於您購買LDI進行圖形傳輸. 因為當你面臨其他選擇時, 您總是希望使用久經考驗的科技. 此外, 還有一臺DI機器也可用於PCB生產. 大約25%的新銷售的DI機器用於生產阻焊板圖案. 在阻焊工藝中使用DI可大大提高產量, 但缺點是其生產能力太低.


3. ALV HDI科技概述本文主要介紹任意階互連的關鍵製造過程 PCB板 在生產過程中及其對成本的影響. 選擇流程時, 應該考慮的是,該科技必須滿足電子封裝產品當前和未來的需求. 面臨的挑戰 HDI PCB 是:PCB功能的新增和尺寸的减小, 以及最近終端產品中經常出現的超薄結構. 以便及時準備資料和生產方法, 有必要對供應鏈進行有效管理, 縮短原型生產週期, 並更快地將其產品推向市場. Subtractive methods (copper foil or electroplating) to make fine lines will face the limitations of copper thickness and copper thickness deviation, 對導線間距敏感, 厚度偏差和基底銅粗糙度. 加法具有更高的分辯率, 而且在製作細線條時,線條類型很好, 但對於工程師來說, 控制更加複雜,可能需要大量投資. mSAP工藝的細線條具有更直的側壁, 囙此傳輸損耗和串擾相對較低, 提高了PCB信號完整性. PCB生產工藝的選擇沒有簡單的答案, 因為PCB生產工藝的選擇主要取決於產品設計的特點. 如果工程師早期參與產品設計過程, 這將有助於找到最經濟的解決方案.