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PCB如何實現高精度?

2022-03-01 09:41:17

電路板的高精度是指利用精細的線寬/間距、微孔、窄環寬(或無環寬)、埋孔和盲孔實現高密度。
高精度是指“薄、小、窄、薄”的結果必然帶來高精度要求,以線寬為例:0.20mm線寬,按規定生產0.16 ~ 0.24mm為合格,誤差為(0.20±0.04)mm;而線寬為0.10毫米,同樣的方法誤差為(0.1±0.02)毫米。顯然后者的精度提高了一倍,等等并不難理解,所以要求高精度不再單獨討論,但這是生產技術中的一個突出問題。

1.細線技術

未來,高密度線寬度/間距將從0.20mm到0.13mm到0.08mm到0.005mm,以滿足SMT和多芯片封裝(Mulitichip Package,MCP)的要求。因此,需要以下技術:

①采用薄或超薄銅箔(< 18um)基板和精細表面處理技術。

②采用較薄的干膜和濕貼合工藝,薄而質量好的干膜可以減少線寬失真和缺陷。濕膜可以填充一個小的空氣間隙,增加界面附著力,并提高線的完整性和準確性。
③使用電沉積光刻膠(ed)。其粗細可以控制在5 ~ 30/um范圍內,可以生產出更完美的細絲。特別適用于窄環寬、無環寬、全板電鍍。目前全球有十多條ED生產線。

④采用平行曝光技術。由于平行光曝光可以克服由“點”光源的傾斜光引起的線寬變化的影響,所以可以獲得具有精確線寬和平滑邊緣的細線。然而,平行曝光設備是昂貴的,需要高投資,并且需要在高清潔度的環境中工作。

⑤采用自動光學檢測技術。這項技術已成為細絲生產中不可缺少的檢測手段,并正在迅速推廣、應用和發展。

2.微孔技術

表面貼裝印制板的功能孔主要用于電氣互連,這使得微孔技術的應用更加重要。使用傳統的鉆頭材料和CNC鉆孔機來產生微小的孔具有許多故障和高成本。

因此,高密度印刷電路板大多由更細的導線和焊盤制成。雖然已經取得了巨大的成果,但它們的潛力是有限的。為了進一步提高密度(例如小于0.08 mm的線),成本急劇上升,因此,使用微孔來提高致密化。

近年來,數控鉆床和微型鉆頭技術取得突破,微孔技術發展迅速。這是當前PCB生產中的主要突出特點。

在未來,形成微孔的技術將主要依靠先進的數控鉆床和精細的微頭。從成本和孔質量的角度來看,激光技術形成的小孔仍然不如數控鉆床形成的小孔。

①數控鉆床

目前,數控鉆床技術有了新的突破和進步。并形成了以鉆微小孔為特征的新一代數控鉆床。

微孔鉆床鉆小孔(0.50mm以下)的效率比常規數控鉆床高1倍,故障少,速度11-15r/min;可以鉆0.1-0.2毫米的微孔。優質的優質小鉆頭,疊三塊板(1.6mm/塊)就能鉆。

當鉆頭斷裂時,能自動停止并報告位置,自動更換鉆頭并檢查直徑(刀具庫可容納上百件),并能自動控制鉆尖與蓋板的恒定距離和鉆孔深度,這樣就能鉆盲孔,不會鉆表。

數控鉆床工作臺采用氣墊、磁懸浮式,移動更快、更輕、更準,不會刮傷工作臺。這樣的鉆孔機目前非常流行,比如意大利Prurite的Mega 4600,美國的Excellon 2000系列,還有瑞士、德國等新一代產品。

②激光鉆孔常規數控鉆床和鉆頭鉆微小孔確實存在很多問題。它阻礙了微孔技術的進步,因此激光燒蝕得到了重視、研究和應用。

但是有一個致命的缺陷,就是形成了角孔,隨著板材厚度的增加,這種情況變得更加嚴重。再加上高溫燒蝕污染(尤其是多層板)、光源的壽命和維護、蝕刻孔的重復精度、成本等因素,限制了微孔在印制板中的推廣和應用。

然而,激光蝕刻孔仍然用于薄的高密度微板,特別是在MCM-L高密度互連(HDI)技術中,例如聚酯膜蝕刻孔和金屬沉積在M.C.MS(濺射技術)中與高密度互連結合使用。

也可以在具有埋孔和盲孔結構的高密度互連多層板中形成埋孔。但由于數控鉆床和微鉆的發展和技術突破,很快得到推廣和應用。

因此,激光打孔在表面貼裝電路板中的應用無法形成主導地位。但是在某個區域還是有一席之地的。
③埋、盲、通孔技術埋、盲、通孔結合技術也是增加印刷電路密度的重要途徑。

一般埋孔和盲孔都是微小的孔。除了增加板上的布線數量,埋孔和盲孔采用了“最接近”的層間互連,大大減少了形成的通孔數量,隔離板設置也將大大減少,從而增加了板內有效布線和層間互連的數量,提高了互連的密度。

因此,在相同尺寸和層數的情況下,與傳統的全通孔板結構相比,結合掩埋孔、盲孔和通孔的多層板具有至少3倍高的互連密度。如果埋、盲,與通孔結合的印制板的尺寸會大大減小或層數會明顯減少。

因此,在高密度表面貼裝印制板中,埋孔和盲孔技術的應用越來越多,不僅應用于大型計算機和通信設備中的表面貼裝印制板,而且應用于民用和工業領域。在現場也得到廣泛應用,甚至在一些薄板中,如各種PCMCIA、Smard、IC卡等薄六層板。

具有埋孔和盲孔結構的印刷電路板一般采用“子板”生產方式完成,也就是說要經過多次壓板、鉆孔、鍍孔等才能完成。,所以精準定位很重要。
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