HDI PCB'lerde düz elektroplating ve delik doldurma: Yüksek yoğunluklu tasarımlar için hassas teknikler

Yüksek yoğunluklu bağlantılı (HDI) PCB'ler, 5G akıllı telefonlardan tıbbi implantlara kadar daha küçük, daha hızlı ve daha güçlü cihazları etkinleştirerek elektronikte devrim yarattı.Bu gelişmiş PCB'lerin kalbinde iki kritik üretim süreci yatıyorBu teknikler HDI tasarımlarında küçük viasların (50μm kadar küçük) ve ince tonlama izlerinin elektrik açısından güvenilir, mekanik olarak sağlam olmasını sağlar.ve yüksek hızlı sinyallerin taleplerini ele almaya hazır.

Bu kılavuz, düz galvanizmin ve delik doldurmanın nasıl çalıştığını, HDI PCB performansında rollerini, temel teknikleri ve modern elektronik için neden vazgeçilmez olduklarını araştırır.İster kompakt bir giyilebilir veya yüksek frekanslı bir radar modülü tasarlıyorsanız, Bu süreçleri anlamak güvenilir, yüksek performanslı HDI PCB'ler elde etmek için gereklidir.

Önemli Önemli Noktalar
1Düz galvanizasyon, HDI PCB'ler üzerinde eşit bakır katmanları (± 5μm kalınlığı) oluşturur ve yüksek hızlı sinyaller için tutarlı bir impedans (50Ω/100Ω) sağlar (25Gbps +).
2Çukur doldurma (iletken veya iletken olmayan malzemeler yoluyla) mikroviyalarda hava ceplerini ortadan kaldırır, sinyal kaybını% 30 azaltır ve termal iletkenliği% 40 arttırır.
3Geleneksel kaplama ile karşılaştırıldığında, düz galvanik kaplama yüzey kabalığını % 50 oranında azaltır, bu da yüksek frekanslı tasarımlarda sinyal zayıflamasını en aza indirmek için kritiktir.
4Havacılık, telekom ve tıbbi cihazlar gibi endüstriler, bu tekniklere dayanarak, 0.4 mm pitch BGA'ları ve her kare inç başına 10.000+ vias ile HDI PCB'leri elde ederler.

HDI PCB'lerde Düz Elektroplating ve Delik Doldurma Nedir?
HDI PCB'ler, alan tasarrufu için yoğun şekilde paketlenmiş bileşenler ve küçük viaslar gerektirir, ancak bu özellikler benzersiz üretim zorlukları yaratır.
Düz Elektroplating: PCB yüzeyinde ve viaslara tek tip bakır katmanı yerleştiren, minimum kalınlık değişimi ile pürüzsüz ve eşit bir bitirmeyi sağlayan özel bir elektroplating işlemi.Bu, yüksek hızlı izlerde kontrol edilen impedansı korumak için kritik önem taşımaktadır.
2Çukur Doldurma: Boşlukları ortadan kaldırmak, mekanik dayanıklılığı arttırmak için mikro boşlukları (katmanları birbirine bağlayan küçük delikleri) iletken veya iletmeyen malzemelerle doldurma süreci.ve termal ve elektrik performansını iyileştirmek.

HDI PCB'lerin neden bu işlemlere ihtiyacı var?
Büyük viaslı (≥200μm) geleneksel PCB'ler standart kaplama kullanabilir, ancak mikro viaslı HDI tasarımları (50-150μm) hassasiyeti gerektirir:
a.Sinyal bütünlüğü: Yüksek hızlı sinyaller (25Gbps+) yüzey kabalığına ve impedans değişimlerine duyarlıdır.
b.Mekanik Güvenilirlik: Doldurulmamış viaslar stres noktaları olarak hareket ederek termal döngü sırasında çatlak riski taşır. Doldurulmuş viaslar stres dağıtır ve arıza oranlarını %50 azaltır.
c. Termal Yönetim: Doldurulmuş viaslar sıcak bileşenlerden (örneğin, 5G alıcılar) ısıyı uzaklaştırır ve çalışma sıcaklıklarını 15~20°C düşürür.

Düz Elektroplating: Tekdüze Bakır Katmanlarına Erişmek
Düz galvanizasyon, PCB'de bakır kalınlığının, duvarlar ve bileşenlerin altındaki gibi dar alanlarda bile tutarlı olmasını sağlar.

Düz Elektroplating Nasıl Çalışır?
1.Önceden Tedavi: PCB, oksitleri, yağları ve kirletici maddeleri çıkarmak için temizlenir ve uygun bakır yapışmasını sağlar.
2Elektrolit banyosu: PCB, bakır çöküntüsünü kontrol eden katkı maddeleri (niveller, aydınlatıcılar) ile bakır sülfat elektrolit banyosuna batırılır.
3Akım Uygulama: PCB'nin katot rolünü oynadığı düşük, kontrol edilen bir akım (1 ′′ 3 A/dm2) uygulanır. Banyoda bulunan bakır iyonları PCB'ye çekilir.yüzeyde ve viaslara eşit şekilde depolanır.
4Düzeltme ajanları: Elektrolit içindeki katkı maddeleri yüksek akım alanlarına (örneğin, iz kenarları) göç ederek, orada bakır çöküntüsünü yavaşlatır ve tüm tablolarda tekdüze kalınlık sağlar.
Sonuç: Bakır kalınlığının ±5μm değişimi, geleneksel kaplama ile ±15μm ile karşılaştırıldığında HDI'lerin sıkı impedans toleransları için kritik (± 10%).

HDI PCB'lerde Düz Elektroplating'in Avantajları
1Kontrollü Impedans: Tekdüze bakır kalınlığı, sinyal yansımasını azaltarak iz impedansının tasarım özellikleri içinde kalmasını sağlar (örneğin, RF sinyalleri için 50Ω ± 5Ω).
2Düşük Sinyal Kaybı: Yumuşak yüzeyler (Ra <0.5μm) yüksek frekanslarda (28GHz+) deri etkisi kayıplarını en aza indirir ve geleneksel kaplama (Ra 1 ′′ 2μm) 'yi geçirir.
3. Geliştirilmiş Kaynatılabilirlik: Düz yüzeyler, küçük değişikliklerin bile açılmasına veya kısa sürmesine neden olabileceği 0.4 mm pitch BGA'lar için kritik olan tutarlı kaynatma eklem oluşumunu sağlar.
4Geliştirilmiş Güvenilirlik: Tekdüze bakır katmanları termal döngü sırasında çatlamaya karşı dayanıklıdır (-40 ° C'den 125 ° C'ye kadar), HDI PCB'lerde yaygın bir arıza noktasıdır.

Delik Doldurma: Mikroviyalarda Boşlukları Kaldırmak
HDI PCB'lerdeki mikro boşluklar (50-150μm çapında) geleneksel delik kaplama için çok küçüktür, bu da boşluk bırakır.Delik doldurma bunu tamamen iletken veya iletken olmayan malzemelerle vias doldurarak çözüyor.

Delik Doldurma Teknikleri Türleri

Çukurları Doldurmak Neden Önemlidir?
1. Boşlukları ortadan kaldırır: Viyaslardaki boşluklar, sinyal kaybına (dielektrik sabit değişimlerden dolayı) ve termal sıcak noktalara neden olur. Doldurulmuş viyaslar 28GHz'de sinyal zayıflamasını% 30 oranında azaltır.
2Mekanik Dayanıklılık: Doldurulmuş viaslar yapısal destekler olarak hareket eder, laminatör sırasında PCB'nin çarpmasını önler ve lehim eklemlerindeki gerginliği azaltır.
3. Isı İleticiliği: Iletken bakır dolu viaslar, 5G PA modülleri gibi ısıya duyarlı bileşenler için kritik olan doldurulmamış viaslardan 4 kat daha iyi ısı aktarır.
4Basitleştirilmiş Montaj: Doldurulmuş ve düzleştirilmiş viaslar, ince tonlu bileşenlerin (örneğin, 0201 pasifler) doğru yerleştirilmesini sağlayan düz bir yüzey oluşturur.

Boşluğu Doldurma İşlemi
Bakır iletken doldurma için (en sık yüksek güvenilirlik HDI PCB'lerinde):
1Hazırlama yoluyla: Mikrovialar, bakır yapışmasını sağlamak için epoksi kalıntılarını çıkarmak için (lazer veya mekanik) delinir ve temizlenir.
2Tohum Katmanı Depozisyonu: Elektroplating'i sağlamak için duvarlar üzerinden ince (0.5μm) bakır tohum katmanı uygulanır.
3Elektroplating: Yüksek akımlı bir darbeler uygulanır, bakır daha hızlı depolanır ve içten dışarı doldurulur.
4Planarizasyon: Yüzeydeki fazla bakır, kimyasal mekanik cilalama (CMP) yoluyla çıkarılır ve PCB yüzeyi ile doldurulur ve akıtılır.

Geleneksel ve HDI kaplama/doldurma karşılaştırması
Geleneksel PCB işlemleri HDI'nin küçük özellikleriyle mücadele ederek düz galvanizme ve delik doldurmaya ihtiyaç duyar:

Düz Elektroplating ve Delik Doldurma Gerektiren Uygulamalar
Bu teknikler, HDI PCB performansının ve güvenilirliğinin müzakere edilemeyeceği endüstrilerde kritik önem taşır:
1Telekom ve 5G
a.5G Baza İstasyonları: Bakırla doldurulmuş vias ve düz kaplama ile HDI PCB'ler, düşük kayıp ve yüksek veri verimi (10Gbps+) sağlayan 28GHz/39GHz mmWave sinyalleri ile ilgilenir.
b.Akıllı telefonlar: 5G akıllı telefonlar, bu süreçlere dayanarak, modemlere, antenlere ve işlemcilere ince tasarımlarda uyum sağlamak için 0.4 mm pitch BGA'ları olan 6 ′′ 8 katmanlı HDI PCB'leri kullanır.
Örnek: Önde gelen bir 5G akıllı telefonun ana PCB'si, 2.000+ bakır dolusu mikroçap ve düz elektroplatür izleri kullanır ve bu da 7,5 mm kalınlığında bir cihazda 4 Gbps indirme hızını sağlar.

2. Tıbbi cihazlar
a.Eklenebilir: Kalp krizi ve sinir uyarıcıları, epoksi dolu viaslarla biyolojik uyumlu (ISO 10993) HDI PCB'leri kullanır, vücut sıvılarında güvenilirliği sağlar ve geleneksel PCB'lere kıyasla boyutlarını% 40 azaltır.
b. Teşhis Aletleri: Taşınabilir kan analizatörleri, sıvı girişimini önleyen doldurulmuş viaslarla küçük sensörleri ve işlemcileri bağlamak için düz tabakalı HDI PCB'leri kullanır.

3Havacılık ve Savunma
a.Uydu Faydalı Yükler: Bakır dolu viaslı HDI PCB'ler radyasyona ve aşırı sıcaklıklara (-55°C'den 125°C'ye) dayanır.Uydulararası iletişim için sabit sinyal bütünlüğünü sağlayan düz bir kaplama ile.
b. Askeri telsizler: Sağlam HDI PCB'ler, kompakt, şok dirençli kabuklarda yüksek frekanslı (18GHz) performans elde etmek için bu süreçleri kullanır.

4Endüstriyel Elektronik
a. Otomotiv ADAS: Radar ve LiDAR sistemlerindeki HDI PCB'ler titreşim direnci (20G+) ve çarpışma önlemesi için kritik olan 77GHz sinyal bütünlüğü için düz kaplama için doldurulmuş viaslara dayanır.
b. Robotik: Kompakt robotik kol kontrolörleri, boyutları azaltmak ve yanıt zamanlarını iyileştirmek için düz galvanik kaplama ve delik doldurma ile mümkün olan 0.2 mm dalga bileşenleri olan HDI PCB'leri kullanır.

HDI Plakasyon/Doldurma'daki Zorluklar ve Çözümler
Bu süreçler HDI inovasyonunu mümkün kılsa da, benzersiz zorluklarla birlikte gelirler:

Sık Sorulan Sorular
S: Bu tekniklerle doldurulabilecek en küçük kanal nedir?
A: 50μm kadar küçük lazerle delinen mikrolar, üretilebilirlik için 100μm daha yaygın olsa da, güvenilir bir şekilde bakır veya epoksiyle doldurulabilir.

S: İletken olmayan doldurma (epoksi) bakır dolma kadar güvenilir mi?
A: Sinyal yolları için, evet ̇epoksi dolumu daha düşük maliyetle iyi mekanik ve termal performans sunar.

S: Düz galvanizasyon PCB esnekliğini nasıl etkiler?
A: Düz galvanik kaplama, geleneksel kaplamadan daha ince bakır katmanları (1235μm) kullanır ve bu da daha iyi bükülebilirlikle esnek HDI PCB'ler (örneğin katlanabilir telefon menteşeleri) için uygundur.

S: Bu süreçlerle HDI PCB'ler için tipik teslim süresi nedir?
A: Prototypes için 10-14 gün, geleneksel PCB'ler için 5-7 gün ile karşılaştırıldığında, kaplama ve doldurma aşamalarının hassasiyeti nedeniyle.

S: Bu işlemler RoHS ve diğer çevresel standartlarla uyumlu mu?
C: Evet ∙ Bakır kaplama ve epoksi dolgu, elektronik için RoHS, REACH ve IPC-4552 standartlarına uygun kurşunsuz malzemeler kullanır.

Sonuçlar
Düz galvanizasyon ve delik doldurma, modern elektronikleri tanımlayan minyatürleşmeyi ve yüksek performansı sağlayan HDI PCB üretiminin bilinmeyen kahramanlarıdır.Aynı bakır katmanlarını sağlayarak, boşlukların ortadan kaldırılması ve sinyal bütünlüğünün korunması, bu işlemlerin daha küçük alanlara daha fazla işlevsellik paketlemesini mümkün kılmasını sağlar.
HDI PCB'ler gelişmeye devam ettikçe (uzayda 50μm vias ve ufukta 112Gbps sinyalleri ile), düz galvanizasyon ve delik doldurma daha da kritik hale gelecek.Bu teknikleri iyi bilen üreticiler ve tasarımcılar, büyüklüğünHız ve güvenilirlik her şeydir.
Sonuçta, bu hassas işlemler, PCB üretimindeki en küçük detayların günlük olarak güvendiğimiz cihazlar üzerinde genellikle en büyük etkiye sahip olduğunu kanıtlıyor.