Blindloch-Leiterplattenhat sich zu einem wichtigen Anbieter in High-End-Bereichen wie 5G-Kommunikation, Luft- und Raumfahrt, medizinischer Elektronik usw. entwickelt, dank seiner Kernvorteile „Platzersparnis auf der Platine, Reduzierung von Signalstörungen und Verbesserung der Schaltkreisintegration“. Allerdings stellen die „nicht durchdringende“ Struktur und die „mehrschichtigen Verbindungseigenschaften“ von blinden, vergrabenen Löchern im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplatten mit Durchgangsbohrungen mehrere technische Engpässe bei der Verarbeitung dar, und Präzisionsabweichungen bei jeder Verbindung können direkt zum Produktausfall führen.
1. Die Hauptursache für Verarbeitungsschwierigkeiten
Die Schwierigkeit von Blindloch-Leiterplatten liegt in der Anforderung an „räumliche Maßgenauigkeit“. Sacklöcher und vergrabene Löcher durchbrechen die einfache Logik herkömmlicher Durchgangslöcher, die die gesamte Platine durchdringen, und erfordern eine präzise Verbindung in bestimmten Tiefen und an bestimmten Stellen innerhalb eines Substrats mit begrenzter Dicke, wobei gleichzeitig die Synergie mehrschichtiger Schaltkreise berücksichtigt wird. Diese Struktur bringt zwei zentrale Herausforderungen mit sich: Erstens die Schwierigkeit der Tiefenkontrolle - Die Bohrtiefe von Sacklöchern muss genau an den Abstand von der Oberfläche zur Zielinnenschicht angepasst werden, und Abweichungen über einen angemessenen Bereich hinaus können dazu führen, dass sie „nicht durchdringen“ oder „in die Innenschicht eindringen“; Das zweite ist das Problem der Zwischenschichtausrichtung - Die Verarbeitung vergrabener Löcher erfordert das Überqueren mehrerer Innensubstrate, und die Unterschiede in der Schrumpfrate und dem Positionierungsreferenzversatz des laminierten Substrats können dazu führen, dass die vergrabenen Löcher nicht richtig mit den inneren Lötpads ausgerichtet sind, was letztendlich zu offenen Schaltkreisen oder Kurzschlüssen führt.
2, Durchbruch von Schwierigkeiten in Kernprozessen
(1) Bohrvorgang:
Das Bohren ist die „erste Lebensader“ bei der Bearbeitung von Blindbohrungen, und seine Genauigkeit bestimmt direkt den nachfolgenden Verbindungseffekt. Es gibt vor allem drei große Schwierigkeiten:
Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Sacklochtiefe: Beim herkömmlichen Durchgangslochbohren muss lediglich „durch das Substrat gebohrt“ werden, während Sacklöcher eine strenge Kontrolle der Bohrtiefe erfordern. Einerseits kann der „Abpralleffekt“ der Hochgeschwindigkeitsrotation der Bohrnadel zu einer tatsächlichen Tiefenabweichung führen, insbesondere wenn es sich bei dem Substratmaterial um Hochfrequenzmaterial handelt, da die geringe Steifigkeit des Materials die Vibration der Bohrnadel eher verschlimmert; Andererseits kann die ungleichmäßige Dicke von mehrschichtigen Substraten zu Abweichungen zwischen der tatsächlichen Bohrtiefe und der theoretischen Tiefe führen, was direkt in den inneren Schaltkreis eindringen und die innere Struktur des Substrats beschädigen kann.
Schwierigkeiten bei der Ausrichtung des „Sekundärbohrens“ von vergrabenen Löchern: Bei der Bearbeitung von vergrabenen Löchern erfolgt normalerweise das Verfahren „zuerst das Bohren der inneren Schicht der vergrabenen Löcher, dann das Laminieren und schließlich das Bohren der äußeren Schicht der Sacklöcher“, wobei „Ausrichten der inneren Schicht der vergrabenen Löcher mit der äußeren Schicht der Sacklöcher“ der Schlüssel ist. Aufgrund der thermischen Schrumpfung des Substrats während des Laminierungsprozesses ist es sehr wahrscheinlich, dass eine Abweichung zwischen der Positionierungsreferenz der inneren vergrabenen Löcher und der Referenz der äußeren Sacklöcher zu einer „Lochfehlausrichtung“ führt. Wenn die Verschiebung einen angemessenen Bereich überschreitet, wird der Überlappungsbereich zwischen dem äußeren Sackloch und dem inneren vergrabenen Loch erheblich verringert, was zu einer schlechten Stromübertragung und sogar zu einem offenen Stromkreis führt.
Das Problem des „Bohrstiftverlusts“ bei der Mikro-Sacklochbearbeitung: Mit zunehmender Leiterplattendichte findet der Einsatz von Mikro-Sacklöchern immer mehr Verbreitung. Allerdings ist die Steifigkeit von Mikrobohrstiften äußerst gering und es kann während der Bearbeitung leicht zu „Stiftbruch“ oder „Verschleiß“ kommen. Einerseits ist das „Verhältnis von Länge zu Durchmesser“ von Mikrobohrnadeln normalerweise groß und sie neigen bei hoher Rotationsgeschwindigkeit zu „Biegeverformungen“, was zu einer übermäßigen Rauheit der Lochwand führt; Andererseits verschleißt die Schneidkante von Mikrobohrnadeln schnell und muss häufig ausgetauscht werden, was nicht nur die Kosten erhöht, sondern auch dazu führen kann, dass „Bohrschlacke“ am Boden des Lochs zurückbleibt, weil „abgenutzte Bohrnadeln nicht rechtzeitig ausgetauscht werden“ und die Qualität der nachfolgenden Beschichtung beeinträchtigt wird.
(2) Beschichtungsprozess:
Die „nicht durchdringende Struktur“ von blind vergrabenen Löchern führt zu „Schwierigkeiten beim Lösungsaustausch“ während des Beschichtungsprozesses und ist anfällig für „kein Kupfer an der Lochwand“ oder „ungleichmäßige Beschichtungsdicke“. Die Hauptschwierigkeiten spiegeln sich wider in:
Das Problem der „Restblasen“ am Boden von Sacklöchern: Die chemische Kupferabscheidung ist der Kernprozess zur Erzielung von Leitfähigkeit an der Lochwand. Das Substrat muss in eine Kupferabscheidungslösung eingetaucht werden, um eine dünne Kupferschicht auf der Oberfläche der Lochwand abzuscheiden. Allerdings ist das „geschlossene Ende“ von Sacklöchern anfällig für Restluft, die „Blasen“ bildet, die verhindern, dass der Bereich mit der Kupferlösung in Kontakt kommt, was letztendlich dazu führt, dass „kein Kupfer am Boden des Lochs“ vorhanden ist. Besonders wenn der Durchmesser und die Tiefe von Sacklöchern kleiner und tiefer sind, ist es schwieriger, Blasen auszutreiben. Wenn nicht rechtzeitig dagegen vorgegangen wird, führt dies direkt zu einer Unterbrechung im Stromkreis.
Schwierigkeiten bei der Aktualisierung der Lösung im Inneren des vergrabenen Lochs: Das vergrabene Loch befindet sich im Inneren des Substrats und nach der Laminierung besteht ein hohes Risiko, dass im Inneren des Lochs „halbgehärtete Filmreste“ oder „Bohrschlacke“ zurückbleiben. Eine nicht gründliche Vorbehandlung beeinträchtigt die Haftung der Beschichtung. Gleichzeitig fließt während des Prozesses der Galvanisierung von Kupfer der Elektrolyt im vergrabenen Loch langsam, was zu einer geringeren Konzentration von Kupferionen im Loch als auf der Plattenoberfläche führt, was letztendlich zu einem Phänomen von „dünner Beschichtung auf der Lochwand und dicker Beschichtung auf der Plattenoberfläche“ führt, das die Stromführungsanforderungen nicht erfüllen kann und nach längerem Gebrauch zu „Überhitzung und Verbrennung“ neigt.
Das Problem der „Beschichtungsstufe“ in Mikro-Sacklöchern: Die Verbindung zwischen der „Lochöffnung“ und der „Plattenoberfläche“ von Mikro-Sacklöchern ist anfällig für die Bildung von „Beschichtungsstufen“ -. Aufgrund der höheren Stromdichte am Rand der Lochöffnung im Vergleich zur Lochwand kann es beim Galvanisieren zu einer „Ansammlung von Randbeschichtung“ kommen, was dazu führt, dass die Höhe der Stufen den angemessenen Bereich überschreitet. Ein solcher Schritt beeinträchtigt nicht nur die Beschichtung der späteren Lötmaskenschicht, sondern kann auch zu einer ungleichmäßigen Lötung beim anschließenden Löten führen, was zu einer virtuellen Verlötung führt.
(3) Laminierter Prozess:
Bei der Schichtung handelt es sich um den Prozess, bei dem das „innere Substrat mit gebohrten vergrabenen Löchern“ und die „halbgehärtete Folie“ zu einem zusammengepresst werden. Die Schwierigkeit besteht darin, „die Schrumpfungsrate des Substrats zu kontrollieren“ und „die Verformung vergrabener Löcher zu vermeiden“:
Die Schrumpfung der Laminierung führt zu einer „Lochverschiebung“: Während des Laminierungsprozesses muss das Substrat für einen bestimmten Zeitraum in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hohem Druck gehalten werden, und die halb ausgehärtete Epoxidharzfolie unterliegt einem „Fließen“ und einer „Härtungsschrumpfung“. Wenn das Material des Innensubstrats nicht der Schrumpfungsrate der halbgehärteten Folie entspricht, führt dies zu einer Verformung des laminierten Substrats, was zu einer Verschiebung der vergrabenen Löcher führt. Wenn die Verformung des Substrats den Standardbereich überschreitet, übersteigt die Ausrichtungsabweichung zwischen vergrabenen Löchern und äußeren Sacklöchern direkt die Branchenanforderungen und beeinträchtigt die Funktionalität der Schaltung.
Das Problem der „Verstopfung des Leimflusses“ in vergrabenen Löchern: Halb ausgehärtete Folien erzeugen beim Laminieren einen „Leimfluss“, und wenn die Menge des Leimflusses zu groß ist, werden die vergrabenen Löcher durch Harz blockiert; Wenn die Menge des Klebstoffflusses zu gering ist, kann er die Lücken zwischen den inneren Substraten nicht füllen, was zu einer unzureichenden Zwischenschichtbindung führt. Wenn das vergrabene Loch bis zu einem gewissen Grad durch Harz blockiert ist, kann Kupfer das Loch beim anschließenden Galvanisieren nicht füllen, was zu einem Leitfähigkeitsausfall führt.
Schwierigkeiten bei der Kontrolle der „Dickengleichmäßigkeit“ von mehrschichtigen Substraten: Leiterplatten mit vergrabenen Blindlöchern sind in der Regel mehrschichtige Strukturen, und beim Laminieren muss sichergestellt werden, dass die Dickenabweichung jeder Schicht innerhalb eines angemessenen Bereichs liegt. Wenn jedoch der Dickenunterschied der inneren Kupferfolie und die Stapelreihenfolge der halbgehärteten Bleche nicht angemessen sind, führt dies dazu, dass das laminierte Substrat „lokal zu dick“ oder „zu dünn“ ist. Wenn sich beispielsweise in einem bestimmten Bereich zu viele halbgehärtete Filme stapeln, weicht die Dicke vom eingestellten Wert ab und die Vorschubgeschwindigkeit der Bohrnadel muss beim anschließenden Bohren angepasst werden, was leicht dazu führen kann, dass die Sacklochtiefe den Standard überschreitet.
Schwierigkeiten, die Richtung zu bewältigen
Als Reaktion auf die oben genannten Schwierigkeiten hat die Industrie eine Reihe technischer Lösungen entwickelt, die sich auf „Präzisionskontrolle“ und „Effizienzverbesserung“ konzentrieren:
Bohrprozess: Durch den Einsatz einer Verbundtechnologie aus „Laserbohren + mechanischem Bohren“ - kann durch Laserbohren eine präzise Bearbeitung von Mikro-Sacklöchern erreicht werden, wobei die Tiefenabweichung in einem sehr kleinen Bereich kontrolliert wird und keine Probleme mit dem Bohrnadelverschleiß auftreten. Für vergrabene Löcher mit größerem Durchmesser wird mechanisches Bohren verwendet, gekoppelt mit einem „CCD-visuellen Positionierungssystem“, das die Lochpositionsabweichung nach dem Laminieren in Echtzeit korrigieren kann, wodurch die Ausrichtungsgenauigkeit erheblich verbessert wird.
Beschichtungsprozess: Einführung der „Puls-Galvanik“-Technologie durch periodische Anpassung der Stromdichte, Förderung des Elektrolytflusses im vergrabenen Loch und deutliche Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Beschichtungsdicke an der Lochwand; Als Reaktion auf das Problem der Sacklochblasen wird eine Ausrüstung zur „chemischen Vakuumkupferabscheidung“ verwendet, um die Blasen im Inneren des Lochs unter Unterdruck auszustoßen und so die Abdeckung der Kupferabscheidung erheblich zu verbessern.
Schichtverfahren: Entwicklung einer „halbgehärteten Folie mit geringer Schrumpfung“ in Kombination mit einem „schritt{0}}für-stufigen Laminierverfahren, um die Verformung des Substrats auf einem extrem niedrigen Niveau zu kontrollieren; Gleichzeitig wird die „Durchflussraten-Simulationssoftware“ verwendet, um die Durchflussrate der halbgehärteten Platte im Voraus zu berechnen, um eine Verstopfung der vergrabenen Löcher zu vermeiden.