Κατασκευή HDI PCB: Τεχνικές προκλήσεις και αποδεδειγμένες λύσεις για υψηλής απόδοσης παραγωγή

Εικονογραφημένες εικόνες πελατών

Τα PCB υψηλής διασύνδεσης (HDI) είναι η ραχοκοκαλιά των μικροσκοπικών ηλεκτρονικών συστημάτων υψηλής απόδοσης-από 5G smartphones έως ιατρικά φορέματα. Η ικανότητά τους να υποστηρίζουν BGAs 0,4mm BGA, 45μm microvias και 25/25μm πλάτος/απόσταση ιχνοστοιχείων τους καθιστά απαραίτητες για τα σύγχρονα σχέδια. Ωστόσο, η κατασκευή HDI είναι πολύ πιο περίπλοκη από την τυπική παραγωγή PCB: το 60% των έργων HDI για πρώτη φορά αντιμετωπίζει προβλήματα απόδοσης λόγω ελαττωμάτων μικροβίων, κακομεταχείρισης ή αποτυχίας μάσκας συγκόλλησης (δεδομένα IPC 2226).

Για τους κατασκευαστές και τους μηχανικούς, η κατανόηση αυτών των τεχνικών προκλήσεων-και πώς να τις λύσει-είναι κρίσιμη για την παροχή συνεπών PCB υψηλής ποιότητας HDI. Αυτός ο οδηγός καταρρίπτει τις 7 πρώτες προκλήσεις στην κατασκευή HDI, παρέχει λύσεις που μπορούν να ενεργοποιηθούν από τα δεδομένα της βιομηχανίας και υπογραμμίζει τις βέλτιστες πρακτικές από κορυφαίους παρόχους όπως το LT Circuit. Είτε παράγει HDI 10 επιπέδων για ραντάρ αυτοκινήτων ή HDI 4 επιπέδων για αισθητήρες IoT, αυτές οι γνώσεις θα σας βοηθήσουν να ενισχύσετε τις αποδόσεις από 70% σε 95% ή υψηλότερες.

ΚΛΕΙΔΙΩΝ
1. Ελαττώματα Microvia (κενά, διάλειμμα τρυπανιών) προκαλούν το 35% των ζημιών απόδοσης HDI - με διάτρηση με λέιζερ UV (ακρίβεια 5 μm) και ηλεκτροδιάκριη χαλκού (ποσοστό πλήρωσης 95%).
2. Ελέγχηση (± 10 μm) ερείπια 25% των πλακών HDI - που έχουν τεθεί σε λειτουργία με συστήματα οπτικής ευθυγράμμισης (ανοχή ± 3μm) και βελτιστοποίηση σημάτων.
3. Το ξεφλούδισμα της μάσκας (ποσοστό αποτυχίας 20%) εξαλείφεται με καθαρισμό πλάσματος (RA 1,5-2,0 μm) και μάσκες συγκόλλησης ειδικών για το HDI.
4. Η εκσκαφή (μειώνει το πλάτος των ιχνών κατά 20%) ελέγχεται με βαθιά λιθογραφία και παρακολούθηση ρυθμού χάραξης (± 1 μm/min).
5. Η αξιοπιστία της θερμικής κυκλοφορίας (ποσοστό αποτυχίας 50% για μη βελτιστοποιημένα σχέδια) βελτιώνεται με την αντιστοίχιση CTE (συντελεστή θερμικής διαστολής) μεταξύ των στρωμάτων και τη χρήση ευέλικτων διηλεκτρικών.
6. Αποδοτικότητα COST: Η επίλυση αυτών των προκλήσεων μειώνει το κόστος ανακατασκευής κατά $ 0,80- $ 2,50 ανά HDI PCB και μειώνει το χρόνο παραγωγής κατά 30% σε μεγάλες διαδρομές (μονάδες 10K+).

Τι κάνει την κατασκευή HDI PCB μοναδική;
Τα PCB HDI διαφέρουν από τα πρότυπα PCB με τρεις κρίσιμους τρόπους που οδηγούν την πολυπλοκότητα της κατασκευής:

1.Microvias: Blind/Buried VIAs (διάμετρος 45-100μm) Αντικαταστήστε τη διάτρηση με λέιζερ και ακριβή επένδυση με λέιζερ.
2. Χαρακτηριστικά: 25/25 μm ίχνος/χώρος και 0,4mm Pitch BGAs απαιτούν προηγμένες τεχνολογίες χάραξης και τοποθέτησης.
3. Μεταγενέστερη πλαστικοποίηση: Η κατασκευή πλακέτας HDI σε υπο-στοίβες 2-4 στρώσεων (έναντι πλαστικοποίησης ενός βήματος για τυποποιημένα PCBs) αυξάνει τους κινδύνους ευθυγράμμισης.

Αυτά τα χαρακτηριστικά επιτρέπουν τη μικρογραφία, αλλά εισάγουν προκλήσεις που δεν μπορούν να αντιμετωπίσουν οι τυπικές διαδικασίες PCB. Για παράδειγμα, μια πλακέτα HDI 10 επιπέδων απαιτεί 5 φορές περισσότερα βήματα διεργασίας από ένα πρότυπο PCB 10 επιπέδων-κάθε βήμα προσθέτοντας ένα πιθανό σημείο αποτυχίας.

Top 7 Τεχνικές προκλήσεις στην κατασκευή HDI PCB (και λύσεις)
Παρακάτω είναι οι πιο συνηθισμένες προκλήσεις κατασκευής HDI, οι βασικές αιτίες τους και οι αποδεδειγμένες λύσεις - που έχουν συμπεριληφθεί από δεδομένα από τα 10+ χρόνια κατασκευής HDI της LT Circuit.
1. Ελαττώματα Microvia: κενά, διάλειμμα τρυπανιών και κακή επένδυση
Οι μικροβίων είναι οι πιο κρίσιμες και επιρρεπείς σε σφάλματα-επιρροή των PCB HDI. Δύο ελαττώματα κυριαρχούν: κενά (τσέπες αέρα σε επιχρυσωμένα VIAs) και διάλειμμα τρυπανιών (ελλιπείς οπές από κακή ευθυγράμμιση με λέιζερ).

Ρίζες:
Ζητήματα γεώτρησης λέιζερ: χαμηλή ισχύς λέιζερ (αποτυγχάνει να διεισδύσει στο διηλεκτρικό) ή υψηλή ταχύτητα (προκαλεί ρητίνη κηλίδωση).
Προβλήματα επιμετάλλωσης: Ανεπαρκής αποδέσμευση (υπολείμματα ρητίνης μπλοκάρει την προσκόλληση χαλκού) ή χαμηλή πυκνότητα ρεύματος (αποτυγχάνει να γεμίσει τα VIA).
Υλικό ασυμβατότητα: Χρήση τυποποιημένου FR4 Prepreg με υποστρώματα υψηλής TG HDI (προκαλεί αποκόλληση γύρω από τα VIA).

Σύγκρουση:
Τα κενά μειώνουν την ικανότητα μεταφοράς ρεύματος κατά 20% και αυξάνουν τη θερμική αντίσταση κατά 30%.
Τα διαλείμματα τρυπανιών προκαλούν ανοιχτά κυκλώματα - επαναλαμβάνοντας το 15-20% των σανίδων HDI εάν δεν έχουν αναφερθεί.

Διάλυμα:

Μελέτη περίπτωσης: Το κύκλωμα LT μείωσε τα ελαττώματα microvia από 35% σε 5% για έναν κατασκευαστή μονάδων 5G με τη μετάβαση σε γεώτρηση λέιζερ UV και επιμετάλλωση παλμών - που εξελίσσεται $ 120k σε επαναφορά ετησίως.

2. Λακρυσμός στρώματος: Κρίσιμη για τα στοιβάζονται μικροβίων
Η διαδοχική πλαστικοποίηση του HDI απαιτεί να ευθυγραμμιστούν τα υποσύνολα εντός ± 3 μm-αλλιώς, στοιβαγμένα μικροβίων (π.χ. κορυφή → εσωτερική 1 → εσωτερική 2), προκαλώντας βραχυκύκλωμα ή ανοιχτά κυκλώματα.

Ρίζες:
Σφάλματα σημάτων Fiducial: Οι κακώς τοποθετημένες ή κατεστραμμένες σημάδι (που χρησιμοποιούνται για την ευθυγράμμιση) οδηγούν σε εσφαλμένη ανάγνωση.
Μηχανική μετατόπιση: Ο εξοπλισμός πιέσεων μετατοπίζεται κατά τη διάρκεια της πλαστικοποίησης (κοινό με μεγάλα πάνελ).
Θερμική Warpage: Οι υπο-στοίβες επεκτείνονται/συμβόλαιο άνισα κατά τη διάρκεια της θέρμανσης/ψύξης.

Σύγκρουση:
Κακή ευθυγράμμιση> ± 10μm ερείπια 25% των σανίδων HDI - που καταγράφουν $ 50k - $ 200k ανά παραγωγή.
Ακόμη και η ελάχιστη ευθυγράμμιση (± 5-10μm) μειώνει την αγωγιμότητα της μικροβίας κατά 15%.

Διάλυμα:

Παράδειγμα: Ένας κατασκευαστής ιατρικών συσκευών μείωσε τα θραύσματα που σχετίζονται με την ευθυγράμμιση από 22% σε 3%, εφαρμόζοντας το σύστημα οπτικής ευθυγράμμισης του Circuit LT-επιτρέποντας τη συνεπή παραγωγή HDI PCB 8 επιπέδων για οθόνες γλυκόζης.

3.
Τα ωραία χαρακτηριστικά του HDI και οι ομαλές επιφάνειες χαλκού καθιστούν σημαντική την προσκόλληση μάσκας συγκόλλησης. Το ξεφλούδισμα (μάσκα συγκόλλησης από το χαλκό) και οι οπές (μικρές τρύπες στη μάσκα) είναι κοινές.

Ρίζες:
Η ομαλή επιφάνεια του χαλκού: ο κυλινδρικός χαλκός του HDI (RA <0,5 μm) παρέχει λιγότερη πρόσφυση από τον τυπικό ηλεκτρολυτικό χαλκό (RA 1-2 μm).
Μόλυνση: Το λάδι, η σκόνη ή η υπολειμματική ροή στον χαλκό εμποδίζει τη συγκόλληση της μάσκας συγκόλλησης.
Ασυμβίβαστη μάσκα συγκόλλησης: Χρήση τυπικής μάσκας συγκόλλησης FR4 (που διαμορφώνεται για υαλοβάμβακα) σε υποστρώματα HDI.

Σύγκρουση:
Το ξεφλούδισμα εκθέτει τον χαλκό σε βλαβερές βλάβες που αυξάνουν τη διάβρωση κατά 25% σε υγρά περιβάλλοντα.
Οι οπές προκαλούν γέφυρες συγκόλλησης μεταξύ ιχνών 25 μm - με 10-15% των σανίδων HDI.

Διάλυμα:

Αποτέλεσμα: Το κύκλωμα LT μείωσε τα ελαττώματα της μάσκας συγκόλλησης από 30% σε 3% για ένα πεδίο -πελάτη Sensor -clunt του IoT που επιστρέφει κατά $ 80k ετησίως.

4. Χαρακτηριστική υπόγεια: Στενότητα λεπτών ιχνών
Η χάραξη υποβιβάζεται όταν η χημική χάραξη αφαιρεί περισσότερο χαλκό από τις πλευρές των ιχνοστοιχείων από τα κορυφαία ίχνη 25μm σε 20 μm ή λιγότερο. Αυτό διαταράσσει την αντίσταση και αποδυναμώνει τα ίχνη.

Ρίζες:
Υπερβολικά: Αφήνοντας τα σανίδες σε πολύ καιρό (κοινά με τον χειροκίνητο έλεγχο της διαδικασίας).
Κακή προσκόλληση φωτοανθεραπείας: Φωτοαναγωγική ανυψωτική από το χαλκό, εκθέτοντας τις πλευρές σε να χαθεί.
Ανωτέρω κατανομή της Getchant: Οι νεκρές ζώνες στις δεξαμενές χάραξης προκαλούν ασυνεπή χάραξη.

Σύγκρουση:
Το Undercut> 5μm μεταβάλλει την αντίσταση κατά 10%-που καταγράφει τους στόχους 50ω/100ω για σήματα υψηλής ταχύτητας.
Τα αποδυναμωμένα ίχνη σπάσουν κατά τη διάρκεια της τοποθέτησης εξαρτημάτων - Σπρώμα 8-12% των σανίδων HDI.

Διάλυμα:

Δοκιμές: Ένα ίχνος 25 μm χαραγμένο με αυτοματοποιημένη διαδικασία του Circuit LT διατηρούσε πλάτος 24 μm (1μm Undercut) -Vs. 20μm (5μm Undercut) με χειροκίνητη χάραξη. Η διακύμανση της αντίστασης παρέμεινε εντός ± 3% (πληροί τα πρότυπα 5G).

5. Αξιοπιστία θερμικής ποδηλασίας: αποκόλληση και ρωγμή
Τα HDI PCB αντιμετωπίζουν ακραίες μεταβολές θερμοκρασίας (-40 ° C έως 125 ° C) σε αυτοκινητοβιομηχανίες, αεροδιαστημική και βιομηχανικές εφαρμογές. Η θερμική ποδηλασία προκαλεί αποκόλληση (διαχωρισμός στρώματος) και ρωγμή ιχνοστοιχείων.

Ρίζες:
Αναντιστοιχία CTE: Τα στρώματα HDI (χαλκός, διηλεκτρικό, prepreg) έχουν διαφορετικά ποσοστά επέκτασης -EG, χαλκό (17 ppm/° C) έναντι FR4 (13 ppm/° C).
Ψυκτικά διηλεκτρικά: διηλεκτρικά χαμηλά TG (TG <150 ° C) υπό επαναλαμβανόμενη επέκταση/συστολή.
Κακή συγκόλληση: Η ανεπαρκής πίεση πλαστικοποίησης δημιουργεί αδύναμους δεσμούς στρώματος.

Σύγκρουση:
Η αποκόλληση μειώνει τη θερμική αγωγιμότητα κατά 40% - που προκαλεί υπερθέρμανση του συστατικού.
Οι ρωγμές σπάζουν ίχνη - καταγράφοντας το 50% των πλακών HDI μετά από 1.000 θερμικούς κύκλους.

Διάλυμα:

Μελέτη περίπτωσης: Τα PCB του ραντάρ HDI του πελάτη αυτοκινήτων επιβίωσαν 2.000 θερμικούς κύκλους (-40 ° C έως 125 ° C) μετά από το κύκλωμα LT που προστέθηκε ενδιάμεσες ενδιάμεσες πολυιμιδίου-από 800 κύκλους προηγουμένως. Αυτό πληρούσε τα πρότυπα IATF 16949 και μείωσε τις απαιτήσεις εγγύησης κατά 60%.

6. Αποτυχία προσκόλλησης χαλκού αλουμινίου
Το ξεφλούδισμα του αλουμινίου χαλκού από το διηλεκτρικό στρώμα είναι ένα κρυμμένο ελάττωμα HDI - συχνά ανακαλύφθηκε μόνο κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης συστατικών.

Ρίζες:
Μολυσμένο διηλεκτρικό: σκόνη ή λάδι στην διηλεκτρική επιφάνεια αποτρέπει τη συγκόλληση χαλκού.
Ανεπαρκής σκλήρυνση Prepreg: Η υπο-επεξεργασμένη prepreg (κοινή με χαμηλή θερμοκρασία πλαστικοποίησης) έχει αδύναμες ιδιότητες συγκολλητικής συγκόλλησης.
Λάθος τύπου χαλκού: Χρήση ηλεκτρολυτικού χαλκού (κακή προσκόλληση σε ομαλή διηλεκτρική) αντί για έλασης χαλκού για HDI.

Σύγκρουση:
Τα ερείπια αποφλοιώσεως αλουμινίου 7-10% των σανίδων HDI κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης (260 ° C).
Οι επισκευές είναι αδύνατες - οι πίνακες που επηρεάζονται από την οποία πρέπει να καταργηθούν.

Διάλυμα:

Δοκιμή: Η δοκιμή προσκόλλησης του Circuit LT (ASTM D3359) έδειξε κυλιόμενο φύλλο χαλκού είχε δύναμη δεσμού 2,5 N/mm -VS. 1,5 N/mm για ηλεκτρολυτικό χαλκό. Αυτό εμπόδισε το ξεφλούδισμα κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης.

7.
Η κατασκευή HDI είναι πιο ακριβή και χρονοβόρα από την τυπική πίεση που δημιουργεί την κατασκευή PCB για τη μείωση του κόστους χωρίς να θυσιάζεται η ποιότητα.

Ρίζες:
Σύνθετες διαδικασίες: 5x Περισσότερα βήματα από τα πρότυπα PCBs (διάτρηση λέιζερ, διαδοχική πλαστικοποίηση) αυξάνουν το κόστος εργασίας και εξοπλισμού.
Χαμηλές αποδόσεις: Τα ελαττώματα (π.χ. κενά microvia) απαιτούν επανεξέταση, προσθέτοντας 2-3 ημέρες για να περάσουν χρόνο.
Κόστος υλικού: Τα υλικά ειδικά για το HDI (διηλεκτρικά με κυλινδρικό χαλκό, χαμηλής DF) κοστίζουν 2-3x περισσότερο από το πρότυπο FR4.

Σύγκρουση:
Τα PCB HDI κοστίζουν 2,5x περισσότερο από τα τυπικά PCB - εκδίδοντας ορισμένους μικρούς κατασκευαστές από την αγορά.
Οι μακροχρόνιοι χρόνοι παράδοσης (2-3 εβδομάδες) καθυστέρουν να ξεκινήσουν τα προϊόντα που θα φορούν 1,2 εκατομμύρια δολάρια/εβδομάδα σε χαμένα έσοδα (McKinsey Data).

Διάλυμα:

Παράδειγμα: Το Circuit LT βοήθησε μια εκκίνηση να μειώσει το κόστος HDI κατά 20% και να παράγει χρόνο παράδοσης κατά 40% μέσω αυτοματισμού και ομάδας - επιτρέποντάς τους να ξεκινήσουν μια φορητή συσκευή 6 εβδομάδες νωρίτερα.

Σύγκριση απόδοσης κατασκευής HDI: Πριν από το Vs After Solutions
Ο αντίκτυπος της επίλυσης αυτών των προκλήσεων είναι σαφής κατά τη σύγκριση των αποδόσεων και του κόστους. Παρακάτω παρατίθενται δεδομένα από παραγωγή HDI 10K-Unit (Microvias 8-layer, 45μm):

Critical Insight: Η βελτίωση της απόδοσης 25% μεταφράζεται σε 2.500 πιο χρήσιμα πίνακες σε 10k-μονάδες που τρέχει-που εξελίσσεται $ 70k σε υλικό απορριμμάτων και ανακατασκευασμένα έξοδα. Για την παραγωγή μεγάλου όγκου (100k+ μονάδες/έτος), αυτό προσθέτει έως και $ 700k+ σε ετήσιες αποταμιεύσεις.

Οι βέλτιστες πρακτικές κατασκευής HDI PCB για συνεπή ποιότητα
Ακόμη και με τις σωστές λύσεις, η συνεπής κατασκευή HDI απαιτεί την παρακολούθηση των βέλτιστων πρακτικών της βιομηχανίας-αναπτυγμένες από δεκαετίες εμπειρίας με σχέδια υψηλής πυκνότητας. Παρακάτω είναι συμβουλές για κατασκευαστές και μηχανικούς:
1. Σχεδιασμός για την κατασκευή (DFM) νωρίς
A.Gengage Your Fabricator Opfront: Μοιραστείτε τα αρχεία Gerber και τα σχέδια Stackup με τον παροχέα HDI (π.χ. κύκλωμα LT) πριν οριστικοποιήσετε. Οι ειδικοί τους DFM μπορούν να επισημαίνουν θέματα όπως:
Διάμετρος μικροβίων <45μm (μη διαμορφωμένη με τυπική διάτρηση λέιζερ).
Πλάτος ιχνοστοιχείου <25μm (επιρρεπής σε χάραξη υπογείωση).
Ανεπαρκής κάλυψη του επιπέδου εδάφους (προκαλεί EMI).
B. Χρησιμοποιήστε Εργαλεία DFM Ειδικά για HDI: Λογισμικό όπως το HDI DFM Checker του Altium Designer Automates 80% των αναθεωρήσεων σχεδιασμού-μειώνοντας τα χειροκίνητα σφάλματα κατά 70%.

Βέλτιστη πρακτική: Για σχέδια 8 στρώσεων+ HDI, προγραμματίστε μια αναθεώρηση DFM 2 εβδομάδες πριν από την παραγωγή για να αποφύγετε τις αλλαγές της τελευταίας στιγμής.

2. Τυποποίηση υλικών για προβλεψιμότητα
A.Stick σε αποδεδειγμένους συνδυασμούς υλικών: Αποφύγετε την ανάμειξη ασυμβίβαστων υλικών (π.χ. Rogers RO4350 με πρότυπο FR4 prepreg). Χρησιμοποιήστε τις στοίβες υλικών ειδικών για το HDI όπως:
Υπόστρωμα: High-TG FR4 (TG ≥170 ° C) ή ROGERS RO4350 (για υψηλή συχνότητα).
Χαλκός: 1oz κυλινδρικός χαλκός (RA <0,5 μm) για στρώματα σήματος, ηλεκτρολυτικός χαλκός 2oz για επίπεδα ισχύος.
Prepreg: HDI-GRADE FR4 PREPREG (TG ≥180 ° C) ή ROGERS 4450F (για υψηλής συχνότητας).
B.Source Υλικά από αξιόπιστους προμηθευτές: Χρησιμοποιήστε τους πιστοποιημένους πωλητές ISO 9001 για να εξασφαλίσετε τις μεταβολές του υλικού-συγκέντρωσης σε παρτίδα σε DK ή TG μπορεί να καταστρέψει τις αποδόσεις.

Παράδειγμα: Ένας κατασκευαστής ιατρικών συσκευών που τυποποιείται στην συνιστώμενη στοίβα υλικού του Circuit LT (High-TG FR4 + κυλινδρικός χαλκός) και μειωμένα ελαττώματα που σχετίζονται με το υλικό κατά 40%.

3. Επενδύστε στην επικύρωση της διαδικασίας
A.Run Δοκιμαστικά πάνελ Πρώτα: Για νέα σχέδια HDI, παράγουν 5-10 πλαίσια δοκιμών για επικύρωση:
Ρυθμός πλήρωσης microvia (στόχος: ≥95%).
Ευθυγράμμιση στρώματος (στόχος: ± 3μm).
Etch Undercut (στόχος: ≤2μm).
B.Document Κάθε βήμα: Διατηρήστε ένα αρχείο καταγραφής διεργασιών για τη θερμοκρασία, την πίεση και το χάραξη - αυτό βοηθά στον εντοπισμό των ριζικών αιτιών εάν προκύψουν ελαττώματα.
Γ. Δοκιμές in-line: Χρησιμοποιήστε AOI (αυτοματοποιημένη οπτική επιθεώρηση) μετά από κάθε βασικό βήμα (γεώτρηση, επιμετάλλωση, χάραξη) για να πιάσετε τα ελαττώματα νωρίς-πριν διαδοθούν σε άλλα στρώματα.

Σημείο δεδομένων: Οι κατασκευαστές που χρησιμοποιούν πίνακες δοκιμών μειώνουν τα ελαττώματα πρώτης διαδρομής κατά 60% έναντι εκείνων που παραλείπουν αυτό το βήμα.

4. Οι φορείς εκμετάλλευσης τρένων για λεπτομέρειες HDI
Α. Ειδικευμένη εκπαίδευση: Η κατασκευή HDI απαιτεί δεξιότητες πέρα ​​από τους τυπικούς φορείς παραγωγής PCB για:
Παράμετροι γεώτρησης λέιζερ (ισχύς, ταχύτητα) για microvias.
Διαδοχική ευθυγράμμιση πλαστικοποίησης.
Εφαρμογή μάσκας συγκόλλησης για λειτουργικά χαρακτηριστικά.
Β. ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΑ ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΑ: Απαιτούνται από τους φορείς εκμετάλλευσης να περάσουν μια δοκιμή πιστοποίησης (π.χ. IPC-A-610 για HDI) για να εξασφαλίσουν ότι οι μη επεξεργασμένοι χειριστές προκαλούν 30% των ελαττωμάτων HDI.

Αποτέλεσμα: Το πρόγραμμα πιστοποίησης του χειριστή του LT Circuit μείωσε τα ελαττώματα του ανθρώπινου σφάλματος κατά 25% στη γραμμή παραγωγής του HDI.

Μελέτη περίπτωσης πραγματικού κόσμου: Επίλυση προκλήσεων κατασκευής HDI για κατασκευαστή μονάδων 5G
Ένας κορυφαίος κατασκευαστής μονάδων 5G αντιμετώπισε θέματα επίμονων αποδόσεων με τα PCB HDI των 8 στρώσεων (45μm microvias, ίχνη 25/25 μm):

Πρόβλημα 1: Το 30% των σανίδων απέτυχε λόγω των κενών Microvia (προκαλώντας ανοιχτά κυκλώματα).
Πρόβλημα 2: Το 20% των διοικητικών συμβουλίων διαλύθηκαν λόγω κακής ευθυγράμμισης του στρώματος (± 10μm).
Πρόβλημα 3: Το 15% των σανίδων είχε ξεφλούδισμα μάσκας συγκόλλησης (εκθέτοντας ίχνη χαλκού).

Λύσεις του LT Circuit
1.Microvia Voids: Μετατρέπεται σε ηλεκτρολυτική παλμού (5-10Α/DM2) και η απαγγελική κενό -εκλεπτυσμένη ταχύτητα αυξήθηκε στο 98%.
2. Λάγκος ευθυγράμμισης: Εφαρμοσμένη οπτική ευθυγράμμιση με κάμερες 12MP και βελτιστοποίηση σημείων Fiducial -ευθυγράμμιση βελτιώθηκε σε ± 3μm.
3. Βάλτε το ξεφλούδισμα: Προστέθηκε καθαρισμός πλάσματος (5 λεπτά, 100W) και μετατράπηκε σε ποσοστό μάσκας συγκόλλησης ειδικού για HDI μειώθηκε στο 2%.

Αποτέλεσμα
Η απόδοση του A.Soverall αυξήθηκε από 35% σε 92%.
Τα έξοδα B. που μειώθηκαν κατά $ 180K/έτος (10k μονάδες/έτος).
Γ. Ο χρόνος παραγωγής παραγωγής μειώθηκε από 21 ημέρες σε 12 ημέρες - επιτρέποντας στον πελάτη για να καλύψει μια κρίσιμη προθεσμία εκκίνησης 5G.

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με την κατασκευή HDI PCB
Ε1: Ποιο είναι το ελάχιστο μέγεθος microvia για κατασκευή HDI υψηλής απόδοσης;
Α: Οι περισσότεροι κατασκευαστές υποστηρίζουν microvias 45μm (1,8mil) με τυπική γεώτρηση λέιζερ UV - αυτό το μέγεθος ισορροπεί την πυκνότητα και την απόδοση. Οι μικρότερες μικροβίων (30μm) είναι δυνατές, αλλά αυξάνουν τα ποσοστά διάλειμμα διανύξης κατά 20% και προσθέτουν 30% στο κόστος. Για την παραγωγή μεγάλου όγκου, 45μm είναι το πρακτικό ελάχιστο.

Ε2: Πώς διαφέρει η διαδοχική πλαστικοποίηση από την τυπική πλαστικοποίηση για το HDI;
Α: Τα τυποποιημένα ομόλογα πλαστικοποίησης όλων των στρώσεων σε ένα βήμα (χρησιμοποιούνται για 4-6 στρώματα PCB). Η διαδοχική πλαστικοποίηση κατασκευάζει σανίδες HDI σε 2-4 στρώματα "υπο-στοίβες" (π.χ. 2+2+2+2 για HDI 8 στρώσεων) στη συνέχεια δεσμεύει τις υπο-στοίβες. Αυτό μειώνει την κακή ευθυγράμμιση του στρώματος (± 3μm έναντι ± 10μm), αλλά προσθέτει 1-2 ημέρες για να περάσει ο χρόνος.

Ε3: Μπορούν να κατασκευαστούν HDI PCB με συγκόλληση χωρίς μόλυβδο;
Α: Ναι-αλλά η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο (SN-AG-CU) έχει υψηλότερο σημείο τήξης (217 ° C) από τη συγκόλληση με μόλυβδο (183 ° C). Για να αποφύγετε την αποκόλληση:

A. Χρησιμοποιήστε υλικά υψηλής TG (TG ≥180 ° C) για να αντέξετε τις θερμοκρασίες αναδιάταξης.
Β. Πίνακες HDI σιγά -σιγά (2 ° C/sec) για να αποφευχθεί το θερμικό σοκ.
C.Add Θερμικές βδέλες κάτω από συστατικά υψηλής θερμοκρασίας (π.χ. BGAs) για να διαλυθούν η θερμότητα.

Ε4: Ποιος είναι ο τυπικός χρόνος παράδοσης για την κατασκευή HDI PCB;
Α: Για πρωτότυπα (1-10 μονάδες), ο χρόνος παράδοσης είναι 5-7 ημέρες. Για παραγωγή χαμηλού όγκου (μονάδες 100-1K), 10-14 ημέρες. Για υψηλό όγκο (μονάδες 10K+), 14-21 ημέρες. Το LT Circuit προσφέρει ταχείες υπηρεσίες (3-5 ημέρες για πρωτότυπα) για επείγοντα έργα.

Ε5: Πόσο κοστίζει το κόστος κατασκευής HDI PCB σε σύγκριση με τα τυπικά PCB;
A: Τα PCB HDI κοστίζουν 2,5-4x περισσότερο από τα πρότυπα PCB. Για παράδειγμα:

A.4-Layer Standard PCB: $ 5- $ 8/μονάδα.
B.4-Layer HDI PCB (45μm microvias): $ 15- $ 25/μονάδα.
C.8-Layer HDI PCB (στοίβατο Microvias): $ 30- $ 50/μονάδα.
Δ. Το ασφάλιστρο κόστους μειώνεται με τον όγκο-υψηλού όγκου HDI τρέχει (100k+ μονάδες) κόστος 2 φορές περισσότερο από τα τυπικά PCBs.

Σύναψη
Η κατασκευή HDI PCB είναι πολύπλοκη, αλλά οι τεχνικές προκλήσεις - ελαττώματα της Μικρόβια, η κακή ευθυγράμμιση, η αποτυχία της μάσκας συγκόλλησης - δεν είναι ανυπέρβλητες. Με την εφαρμογή αποδεδειγμένων λύσεων (διάτρηση με λέιζερ UV, οπτική ευθυγράμμιση, καθαρισμό πλάσματος) και ακολουθώντας τις βέλτιστες πρακτικές (DFM Early, Material Stressialization), οι κατασκευαστές μπορούν να ενισχύσουν τις αποδόσεις από 70% σε 95% ή υψηλότερες.

Το κλειδί για την επιτυχία είναι η συνεργασία με έναν ειδικό HDI όπως το LT Circuit - ένα που συνδυάζει τεχνική εμπειρογνωμοσύνη, προηγμένο εξοπλισμό και εστίαση στην ποιότητα. Η ικανότητά τους να αντιμετωπίζουν ελαττώματα, να βελτιστοποιούν τις διαδικασίες και να παρέχουν συνεπή αποτελέσματα θα σας εξοικονομήσουν χρόνο, χρήματα και απογοήτευση.

Καθώς τα ηλεκτρονικά είναι μικρότερα και ταχύτερα, τα HDI PCB θα γίνουν ακόμα πιο κρίσιμα. Η κυριαρχία των προκλήσεων κατασκευής τους σήμερα θα σας τοποθετήσει για να ανταποκριθείτε στις απαιτήσεις της τεχνολογίας του αύριο-από 6G MMWAVE έως AI-Powered Wearables. Με τις σωστές λύσεις και συνεργάτη, η κατασκευή HDI δεν χρειάζεται να είναι πονοκέφαλος - μπορεί να είναι ένα ανταγωνιστικό πλεονέκτημα.