Placas PCB con orificio ciego enterradose ha convertido en un operador clave en campos de alto nivel-como las comunicaciones 5G, la industria aeroespacial, la electrónica médica, etc., gracias a sus ventajas principales de "ahorrar espacio en la placa, reducir la interferencia de la señal y mejorar la integración de circuitos". Sin embargo, en comparación con las tradicionales placas PCB con orificios pasantes-, la estructura "no penetrante" y las características de "interconexión multi-capas" de los orificios ciegos enterrados plantean múltiples cuellos de botella técnicos en su procesamiento, y las desviaciones de precisión en cada enlace pueden conducir directamente a fallas del producto.
1. La causa fundamental de las dificultades de procesamiento.
La dificultad de la placa PCB con orificio ciego enterrado radica en su requisito de "precisión de la dimensión espacial". Los orificios ciegos y los orificios enterrados rompen la lógica simple de los orificios pasantes tradicionales que penetran en toda la placa, lo que requiere una interconexión precisa en profundidades y ubicaciones específicas dentro de un sustrato de espesor limitado, al mismo tiempo que se considera la sinergia de los circuitos multi-capa. Esta estructura plantea dos desafíos principales: primero, la dificultad del control de profundidad - la profundidad de perforación de los orificios ciegos debe coincidir con precisión con la distancia desde la superficie hasta la capa interna objetivo, y las desviaciones más allá de un rango razonable pueden conducir a "no penetrar" o "penetrar la capa interna"; El segundo es el problema de la alineación entre capas - el procesamiento de orificios enterrados requiere cruzar múltiples sustratos internos, y las diferencias en la tasa de contracción y el desplazamiento de referencia de posicionamiento del sustrato laminado pueden causar que los orificios enterrados se desalineen con las almohadillas de soldadura internas, lo que en última instancia conduce a circuitos abiertos o cortocircuitos.
2, Superación de las dificultades en los procesos centrales
(1) Proceso de perforación:
La perforación es el "primer salvavidas" del procesamiento de agujeros ciegos enterrados, y su precisión determina directamente el efecto de interconexión posterior. Se enfrenta principalmente a tres dificultades principales:
Dificultad para controlar la profundidad del agujero ciego: la perforación tradicional-de agujeros pasantes solo requiere "perforar a través del sustrato", mientras que los agujeros ciegos requieren un control estricto de la profundidad de perforación. Por un lado, el "efecto de rebote" de la rotación a alta-velocidad de la aguja perforadora puede provocar una desviación de la profundidad real, especialmente cuando el material del sustrato es material de alta-frecuencia, es más probable que la baja rigidez del material exacerbe la vibración de la aguja perforadora; Por otro lado, el espesor desigual de los sustratos multi-capas puede provocar discrepancias entre la profundidad de perforación real y la profundidad teórica, lo que puede penetrar directamente en el circuito interno y dañar la estructura interna del sustrato.
Dificultad para alinear la "perforación secundaria" de los orificios enterrados: el procesamiento de los orificios enterrados generalmente adopta el proceso de "perforar primero la capa interna de los orificios enterrados, luego laminar y finalmente perforar la capa externa de los orificios ciegos", entre los cuales "alinear la capa interna de los orificios enterrados con la capa externa de los orificios ciegos" es la clave. Debido a la contracción térmica del sustrato durante el proceso de laminación, si hay una desviación entre la referencia de posicionamiento de los orificios enterrados interiores y la referencia de los orificios ciegos exteriores, es muy probable que se produzca una "desalineación de los orificios". Cuando el desplazamiento excede un rango razonable, el área de superposición entre el orificio ciego exterior y el orificio enterrado interior se reducirá significativamente, lo que dará como resultado una transmisión de corriente deficiente e incluso un circuito abierto.
El problema de la "pérdida del pasador de perforación" en el procesamiento de microagujeros ciegos: con el aumento de la densidad de la placa PCB, la aplicación de microagujeros ciegos se está generalizando cada vez más. Sin embargo, la rigidez de las micropernos de perforación es extremadamente pobre y es probable que se produzca "rotura del perno" o "desgaste" durante el procesamiento. Por un lado, la "relación longitud-diámetro" de las microagujas de perforación suele ser grande y son propensas a "deformarse por flexión" durante la rotación a alta-velocidad, lo que resulta en una rugosidad excesiva de la pared del orificio; Por otro lado, el filo de las microagujas de perforación se desgasta rápidamente y necesita ser reemplazado con frecuencia, lo que no sólo aumenta los costos sino que también puede resultar en "escoria de perforación" residual en el fondo del orificio debido a "no reemplazar las agujas de perforación desgastadas de manera oportuna", lo que afecta la calidad del recubrimiento posterior.
(2) Proceso de recubrimiento:
La "estructura no penetrante" de los agujeros ciegos enterrados provoca "dificultades en el intercambio de solución" durante el proceso de recubrimiento y es propensa a que "no haya cobre en la pared del agujero" o "espesor desigual del recubrimiento". Las principales dificultades se reflejan en:
El problema de las "burbujas residuales" en el fondo de los agujeros ciegos: la deposición química de cobre es el proceso fundamental para lograr la conductividad en la pared del agujero. El sustrato debe sumergirse en una solución de deposición de cobre para depositar una fina capa de cobre en la superficie de la pared del agujero. Sin embargo, el "extremo cerrado" de los orificios ciegos es propenso a tener aire residual, lo que forma "burbujas" que impiden que el área entre en contacto con la solución de cobre, lo que finalmente resulta en que "no haya cobre en el fondo del orificio". Especialmente cuando el diámetro y la profundidad de los agujeros ciegos son más pequeños y profundos, es más difícil que se expulsen las burbujas. Si no se trata a tiempo, conducirá directamente a un circuito abierto en el circuito.
Dificultad para actualizar la solución dentro del hoyo enterrado: El hoyo enterrado se encuentra dentro del sustrato, y después de la laminación, existe un alto riesgo de que queden "residuos de película semicurada" o "escoria de perforación" dentro del hoyo. Si el pre-tratamiento no es exhaustivo, afectará la adhesión del recubrimiento. Al mismo tiempo, durante el proceso de galvanoplastia de cobre, el electrolito en el orificio enterrado fluye lentamente, lo que da como resultado una menor concentración de iones de cobre en el orificio que en la superficie de la placa, lo que finalmente forma un fenómeno de "revestimiento fino en la pared del orificio y revestimiento grueso en la superficie de la placa", que no puede cumplir con los requisitos de transporte de corriente y es propenso a "sobrecalentarse y quemarse" después de un uso prolongado-.
El problema del "paso de revestimiento" en los microagujeros ciegos: la unión entre la "abertura del orificio" y la "superficie de la placa" de los microagujeros ciegos es propensa a formar "pasos de revestimiento" - debido a la mayor densidad de corriente en el borde de la abertura del orificio en comparación con la pared del orificio, puede producirse una "acumulación de revestimiento en el borde" durante la galvanoplastia, lo que hace que la altura de los escalones supere el rango razonable. Este tipo de paso no solo afecta el recubrimiento de la capa de máscara de soldadura posterior, sino que también puede causar una soldadura desigual durante la soldadura posterior, lo que lleva a una soldadura virtual.
(3) Proceso laminado:
La estratificación es el proceso de presionar el "sustrato interior con orificios enterrados perforados" y la "lámina semicurada" en uno, y su dificultad radica en "controlar la tasa de contracción del sustrato" y "evitar la deformación de los orificios enterrados":
La contracción de la laminación conduce al "desplazamiento del orificio": durante el proceso de laminación, el sustrato debe mantenerse en un ambiente de alta temperatura y alta presión durante un cierto período de tiempo, y la lámina semicurada de resina epoxi sufrirá "flujo" y "contracción de curado". Si el material del sustrato interior no coincide con la tasa de contracción de la lámina semicurada, el sustrato laminado se deformará, lo que provocará el desplazamiento de los orificios enterrados. Cuando la deformación del sustrato excede el rango estándar, la desviación de alineación entre los orificios enterrados y los orificios ciegos externos excederá directamente los requisitos de la industria, lo que afectará la funcionalidad del circuito.
El problema del "bloqueo del flujo de pegamento" en los agujeros enterrados: las películas semicuradas producirán un "flujo de pegamento" durante la laminación, y si la cantidad de flujo de pegamento es demasiado grande, provocará que los agujeros enterrados queden bloqueados por la resina; Si la cantidad de flujo de adhesivo es demasiado pequeña, no podrá llenar los espacios entre los sustratos internos, lo que dará como resultado una unión entre capas insuficiente. Cuando el agujero enterrado está bloqueado hasta cierto punto por resina, el cobre no puede llenar el agujero durante la galvanoplastia posterior, lo que provoca una falla de conductividad.
Dificultad para controlar la "uniformidad de espesor" de los sustratos de múltiples-capas: las placas de PCB con orificios ciegos enterrados suelen ser estructuras de múltiples-capas y, durante la laminación, es necesario garantizar que la desviación del espesor de cada capa esté dentro de un rango razonable. Pero si la diferencia de espesor de la lámina de cobre interna y el orden de apilamiento de las láminas semicuradas no son razonables, se producirá un "espesor local demasiado grueso" o "demasiado delgado" del sustrato laminado. Por ejemplo, si hay demasiado apilamiento de películas semicuradas en un área determinada, el espesor se desviará del valor establecido y la velocidad de avance de la aguja de perforación deberá ajustarse durante la perforación posterior, lo que fácilmente puede llevar a que la profundidad del agujero ciego supere el estándar.
Dificultad para afrontar la dirección.
En respuesta a las dificultades mencionadas, la industria ha desarrollado una serie de soluciones técnicas, centradas en el "control de precisión" y la "mejora de la eficiencia":
Proceso de perforación: la adopción de una tecnología compuesta de "perforación láser + perforación mecánica" - la perforación láser puede lograr un procesamiento preciso de microagujeros ciegos, con una desviación de profundidad controlada dentro de un rango muy pequeño y sin problemas de desgaste de la aguja de perforación; La perforación mecánica se utiliza para orificios enterrados de mayor diámetro, junto con un "sistema de posicionamiento visual CCD", que puede corregir en tiempo real-la desviación de la posición del orificio después de la laminación, lo que mejora en gran medida la precisión de la alineación.
Proceso de recubrimiento: introducción de la tecnología de "galvanoplastia por pulsos", ajustando periódicamente la densidad de corriente, promoviendo el flujo de electrolito en el pozo enterrado, mejorando significativamente la uniformidad del espesor del recubrimiento en la pared del pozo; En respuesta al problema de las burbujas en los agujeros ciegos, se utiliza un equipo de "deposición química de cobre al vacío" para descargar las burbujas dentro del agujero en un ambiente de presión negativa, lo que mejora en gran medida la cobertura de la deposición de cobre.
Proceso de estratificación: desarrolle una "película semicurada de baja contracción", combinada con un "proceso de laminación paso a paso-paso-, para controlar la deformación del sustrato a un nivel extremadamente bajo; Al mismo tiempo, el "software de simulación de caudal" se utiliza para calcular de antemano el caudal de la lámina semicurada para evitar el bloqueo de los agujeros enterrados.