درک تفاوت‌های اصلی بین سوراخ‌های گذرا، سوراخ کور و سوراخ مدفون، پیش‌نیاز اصلی برای حل مشکل بازده پایین صفحات سوراخ کور مدفون است. این سه مورد از نظر تعریف ساختاری، مسیر فرآیند و سناریوهای قابل اجرا کاملاً متفاوت هستند و به طور مستقیم پیچیدگی تولید و عملکرد بازده بردهای مدار چاپی را تعیین می کنند.
تفاوت در تعاریف اصلی سه نوع سوراخ
Through hole: حفاری مستقیم از لایه رویی به لایه زیرین PCB به طور کامل در تمام ضخامت برد نفوذ می کند و وجود این سوراخ در تمام لایه ها قابل مشاهده است. این ابتدایی ترین شکل سوراخ عبوری در PCB است.
سوراخ کور: در سطح بالا یا پایین PCB سوراخ می شود، فقط لایه سطحی را با یک لایه داخلی مشخص، بدون نفوذ به کل برد متصل می کند و سوراخ از طرف دیگر برد دیده نمی شود.
سوراخ مدفون: کاملاً در داخل PCB پنهان است، فقط سیم کشی را بین دو یا چند لایه داخلی متصل می کند، به هیچ سطحی از برد امتداد نمی یابد و وجود سوراخ ها از سطح برد کاملاً نامرئی است.
تفاوت در فرآیندها و رویه های تولید
| بعد مقایسه | از طریق سوراخ | سوراخ کور | دفن شده از طریق |
|---|---|---|---|
| روش حفاری | حفاری مکانیکی معمولی، حفاری کل تخته در یک حرکت | حفاری لیزری UV معمولاً برای کنترل دقیق عمق حفاری استفاده می شود | حفاری مکانیکی، پردازش بر روی تخته های هسته مستقل قبل از لمینیت |
| زمان پردازش | پس از اتمام تمام فرآیندهای لمینیت، سوراخ ها را سوراخ کرده و آنها را یکباره آبکاری کنید | پس از اتمام فشرده سازی لایه مربوطه، سوراخ هایی را از سطح بیرونی به سمت داخل دریل کنید | در مرحله تولید برد هسته داخلی، پس از تکمیل مدار، ابتدا حفاری و آبکاری الکتریکی و سپس لمینیت بعدی انجام می شود. |
| پیچیدگی فرآیند | فقط 1 حفاری و 1 آبکاری الکتریکی، با فرآیند مینیمال | با افزایش سفارش HDI، هر سفارش اضافی منجر به فرآیند حفاری لیزری و آبکاری اضافی می شود | حفاری و آبکاری الکتریکی باید قبل از فشار دادن هر تخته هسته داخلی به طور جداگانه تکمیل شود و پردازش قطعه ای باید انجام شود. |
| سختی تطبیق | بدون نیاز به تراز عمیق، خطر بسیار کم افست بین لایه | تراز دقیق با هدف داخلی مورد نیاز است و پس از فشرده سازی های متعدد، تجمع تورم و انقباض به راحتی می تواند منجر به انحراف منافذ شود. | فقط در داخل تخته هسته مستقل پردازش می شود، دشواری تراز کمتر از سوراخ های کور است، اما تحمل کلی پس از فشرده سازی چند مرحله ای افزایش می یابد. |
تفاوت در فضای سیم کشی و عملکرد
Through hole: یک سوراخ فضای سیم کشی تمام لایه ها را اشغال می کند. هنگامی که فاصله پین در ناحیه BGA کمتر از 0.8 میلی متر باشد، کامل کردن فن کردن دشوار است و طراحی با چگالی بالا به طور جدی سطح لایه داخلی را هدر می دهد.
سوراخ کور: فقط فضای روی سطح و لایه داخلی مربوطه را اشغال می کند و می توان آن را مستقیماً روی پدهای BGA (از طریق فرآیند سوراخ) سوراخ کرد و از تراشه های با چگالی بالا با گام 0.5 میلی متر یا حتی 0.4 میلی متر پشتیبانی می کند و فضای سیم کشی سطح را تا حد زیادی آزاد می کند.
سوراخ مدفون: اصلا فضای سطحی را اشغال نمی کند و لایه داخلی بالاترین درجه آزادی را در سیم کشی دارد. این می تواند سیم کشی را در بالا و زیر سوراخ مدفون ادامه دهد و ساختار اصلی برای دستیابی به تراکم نهایی در بردهای HDI درجه بالا است.
علت اصلی عملکرد کم صفحات روزنه مدفون کور
اکثریت قریب به اتفاق صفحات دهانه مدفون کور با نرخ تسلیم کمتر از 85% به دلیل قطع ارتباط بین طراحی و ساخت به دلیل تفاوت در ویژگی های فرآیند سه نوع سوراخ ایجاد می شود:
نسبت تصویر بیش از حد: استفاده کورکورانه از ریز منافذ غیر استاندارد زیر 0.1 میلی متر در طول طراحی، با نسبت ضخامت دی الکتریک به اندازه حفره بیش از آستانه ایمنی صنعت 2:1، ضخامت لایه مسی ناکافی در پایین سوراخ در هنگام آبکاری، و خطر بالای شکستگی مدار پس از شوک حرارتی.
عیوب لایه بندی و تراز: پس از فشارهای متعدد، هیچ جبران پویا برای انبساط و انقباض تخته وجود ندارد، جابجایی سوراخ بیش از 0.03 میلی متر است، و لحیم کاری حلقوی کمتر از 50 میکرومتر مورد نیاز استانداردهای IPC است، که منجر به ضایعات مدار باز دسته ای می شود.
عدم کنترل فرآیند: کارخانه های کوچک فرآیند حذف باقی مانده پلاسما را حذف می کنند و در نتیجه پس از حفاری لیزری، باقی مانده رزین در سوراخ ها باقی می ماند. چسبندگی آبکاری مس کافی نیست و پس از استفاده طولانی مدت، لایه مس می افتد و باز می شود و به طور مستقیم میزان عیب را 25٪ افزایش می دهد.
فرآیند آبکاری ناسازگار: آبکاری DC معمولی نمی تواند به عمق کف سوراخ های کور نفوذ کند و ضخامت مس در پایین سوراخ کمتر از 10 میکرو متر است. پس از روشن شدن و گرمایش طولانی مدت، مقاومت سوراخ افزایش می یابد و مدار قطع می شود. تولیدکنندگان بدون تجهیزات آبکاری پالسی حفظ بازده پایدار را دشوار می دانند.
طرح اجرا برای بهبود سریع نرخ بازده
پارامترهای سوراخ کور استاندارد شده: TOP-L2 و BOT-L3 سوراخ‌های کور به‌طور یکنواخت با دیافراگم لیزری 0.15 میلی‌متر، ضخامت متوسط ثابت 0.12 میلی‌متر، نسبت ابعاد کنترل‌شده در 1.2:1 و میکرو سوراخ‌های غیراستاندارد زیر 0.1 میلی‌متر رد می‌شوند.
ساختار انباشتگی را بهینه کنید: از انباشتگی جهانی TOP-GND-PWR-BOTTOM استفاده کنید، مس شبکه ای را در ناحیه خالی لایه داخلی قرار دهید تا چگالی مس را متعادل کند، و از ورق های چسب نیمه سخت شده با جریان کم در ناحیه سوراخ مدفون استفاده کنید تا از سرریز رزین و مسدود شدن سوراخ ها در حین لمینیت جلوگیری شود.
حفره‌های کور اضافی را حذف کنید: سوراخ‌های کور را با حفره‌های آرایه‌ای برای شبکه‌های برق و زمین جایگزین کنید، و فقط سوراخ‌های کور را برای سیگنال‌های دیفرانسیل پرسرعت حفظ کنید، که می‌تواند تعداد سوراخ‌های کور را تا 30 درصد کاهش دهد و در عین حال هزینه‌های پردازش و خطرات فرآیند را کاهش دهد.
تأیید قبل از DFM: محاسبه نسبت عمق به قطر سوراخ‌های کور مدفون در کل تخته را قبل از ریخته‌گری کامل کنید، موقعیت‌های سوراخ بیش از حد را از قبل قطع کنید و فقط پس از تولید کل تخته از کشف عیوب دسته‌ای خودداری کنید.